В полярных регионах, таких как Арктика, температура зимой падает настолько сильно, что даже большое количество соли в море не может предотвратить замерзание воды. Летом в полярных регионах сохраняется лед, так как не весь лед успевает растаять. Лед в центральных районах Арктики вокруг Северного полюса состоит из многолетнего льда, которые нарастал в течение многих лет.
Когда морская вода замерзает, то сначала формируется пресноводный лед, в котором остаются кармашки и каналы. В этих карманах остаются капельки соленой жидкости, в англоязычных статьях именуемые рассолом. По мере снижения температуры каналы соединяющие карманы могут зарастать, кармашки с рассолом становятся все меньше, а концентрация соли в них увеличивается. Эти карманы с рассолом никогда полностью не замерзают, потому что в них очень высокая концентрация соли. Весной, когда температура снова начинает повышаться, кармашки с рассолом начинают расширяться, потому что лед вокруг них тает, и карманы сливаются с другими карманами, образуя длинные сети каналов во льду. Морская вода не стерильна и живущие в ней микроскопические организмы попадают в ловушки с рассолом осенью во время замерзания льда.
Солевые каналы и карманы — это место обитания ледяных сообществ микробов. Около 80 % каналов взаимосвязаны и в них рассол перемещается вместе с микробами. Диаметр каналов в среднем не более 200 микрометров. Объем и соленость рассола внутри кармашков и каналов зависят от температуры льда, соленость раствора может достигать 200 ПЕС и объем раствора может достигать ~1-15% от объема льда. Размер бактерий, живущих во ледовых кармашках, как правило менее 0,001 мм, и в количестве 400–800 000 штук на миллилитр растопленного льда. После образования льда за 2-3 недели в нем образуется бактериальное сообщество, адаптированное к жизни во льду.
В соленом растворе живут 1) фотосинтезирующие микробы: диатомы, динофлагелляты, грибковые водоросли 2) гетеротрофы: ресничковые, динофлагелляты, бактерии, жгутиковые 3) веслоногие ракообразные, круглые черви, ресничные черви. Мелкие планктонные ракообразные (ветвистоусые) обычно не попадают в такие ловушки, но могут иногда заплывать в рассольные каналы в поисках пищи. В основном они будут находиться подо льдом в воде, собирая бактерии и водоросли со дна льда. Зимой за полярным кругом иногда месяцами не бывает света. Так как микробы, питающиеся солнечным светом, выживают без света? Некоторые из них переходят в стадию покоя или спячки на протяжении всей зимы. Это позволяет им жить, но с низкими энергетическими затратами. Как только свет становится доступным для этих организмов, они "просыпаются" и снова начинают расти.
Кармашки льда довольно суровая среда обитания, но и содержит много питательных веществ и органического углерода. Изменение температуры льда и количество света внутри льда оказывают сильное влияние на биологические сообщества, живущие в каналах и кармашках, недостаток света может ограничить рост фотосинтезирующих водорослей и бактерий. Изменения температуры льда меняет концентрацию рассола, к изменению которой организмы должны привыкать. Потепление приводит к частичному таянию и открытию каналов, тогда организмы могут покинуть лед и выйти в воду или же быть вымытыми оттуда.
Источники:
askabiologistточкаasuточкаedu/brine-channels
Morawetz, Klaus, Silke Thoms, and Bernd Kutschan. "Formation of brine channels in sea ice." The European Physical Journal E 40 (2017): 1-7.
Skidmore, Mark, et al. "Cryospheric environments in polar regions (glaciers and ice sheets, sea ice, and ice shelves)." Polar microbiology: life in a deep freeze (2011): 218-239.
Ставя любо, подписываясь или же пересылая статью друзьям, Вы помогаете мне продвигать настоящую науку.
Предыдущая статья: Хлеб из волос. Записываем рецепт!
