На глубину двух километров практически не проникает солнечный свет, там почти нет пищи и царит давление, способное разрушить или деформировать технику, не рассчитанную на погружение. Но стоит туда попасть телу крупного животного — и безжизненное пространство внезапно оживает. Эксперимент с мертвым аллигатором показал, как быстро на дне океана собирается целая экосистема, корни которой уходят в эпоху динозавров.
Океан покрывает 71 процент поверхности Земли. Приблизительно на глубине до 200 метров лежит эвфотическая (фото-) зона; ниже нее свет сильно ослабляется — остаются в основном коротковолновые (синие) компоненты. Ниже 1000 метров начинается афотическая зона, где прямого солнечного света практически нет и его интенсивность ничтожна для человеческого восприятия. Иными словами там царит абсолютная темнота.
Фотосинтез возможен только в эвфотической зоне; поэтому на глубинах его не происходит. Там существуют экосистемы, питающиеся за счет органики, падающей сверху (так называемый «морской снег»), или за счет хемосинтеза — автотрофное питание, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений.
По пути вниз большую часть этого «снега» съедают некоторые организмы. Креветки фильтруют воду гребнями на ногах. Плавающие улитки птероподы ловят частицы слизистыми сетями. Адские кальмары-вампиры выпускают длинные нити, собирают хлопья в комки и проглатывают их. В итоге до глубины двух тысяч метров доходит не более двух процентов пищи, произведенной у поверхности.
В условиях такого хронического голода любая крупная «посылка» с органическим веществом — будь то труп кита, ствол дерева или тушка аллигатора — становится бесценным пиром для обитателей бездны.
Но откуда в глубоком океане могут взяться аллигаторы? Ученые из Морского консорциума университетов Луизианы (LUMCON) рассудили логично. В южных штатах США благодаря усилиям по сохранению сейчас обитает около миллиона американских аллигаторов. Штормы и ураганы могут уносить мертвых или ослабленных рептилий далеко в море. Аллигаторов встречали в 63 километрах от берега. Значит, их падение на дно — не фантастика, а вполне вероятное событие.
Более того, эти современные рептилии — ближайшие живые аналоги гигантских морских ящеров прошлого: ихтиозавров и плезиозавров, которые господствовали в океанах в юрский и триасовый периоды, от 259 до 66 миллионов лет назад. Их массивные туши, опускаясь на дно, должны были вносить огромный вклад в глубоководный углеродный цикл. Эксперимент с аллигаторами, задуманный под руководством исполнительного директора LUMCON Крейга МакКлейна, стал попыткой проследить судьбу этого «рептильного» углерода в современной бездне и понять, какие падальщики ждут его там сегодня.
Три аллигатора, три судьбы
В начале 2019 года исследователи отправили в путешествие на двухкилометровую глубину Мексиканского залива трех аллигаторов. Каждая туша длиной от 172 до почти 200 сантиметров и массой от 18,5 до 27 килограммов была закреплена на дне с помощью специальной упряжи и 20-килограммового груза.
Ученые предположили, что прочная, как броня, кожа аллигатора может замедлить работу падальщиков, затруднив доступ к мягким тканям. Реальность превзошла все ожидания. Первого аллигатора нашли и начали поедать уже через 43 часа после размещения. Гигантские глубоководные изоподы, ракообразные-универсалы, справились с бронированной шкурой.
Второй аллигатор продемонстрировал совершенно иную участь. Когда через восемь дней аппарат вернулся к месту его «захоронения», от рептилии не осталось ничего. На месте лежал лишь оторванный груз, протащивший по осадку восемь метров.
Ученые не видели самого хищника, но улики указывали на крупную акулу — возможно, гренландскую, которые достигают семи метров в длину и водятся на глубинах в Мексиканском заливе.
Третья туша стала главным сюрпризом для науки. Когда через 51 день аппарат вновь посетил это место, от аллигатора остался лишь чистый скелет. Все мягкие ткани исчезли. Но кости выглядели необычно — они покрылись «лохматым красным ковром». Эта пушистая красная бахрома оказалась колонией червей Osedax, в народе их называют «зомби-черви».
Зомби-черви и связь с динозаврами
Обнаружение Osedax на костях аллигатора стало сенсацией. Эти странные существа больше похожи на растения, чем на животных. У них нет ни рта, ни желудка. Вместо этого они пускают в кость корнеподобные отростки, внутри которых живут симбиотические бактерии. Бактерии расщепляют коллаген и липиды кости, а червь поглощает питательные вещества от своих микроскопических сожителей.
До этого червей Osedax находили в основном на костях китов. Первых из них открыли в 2002 году на туше кита в каньоне Монтерей. Но два вида, найденные на скелете аллигатора в Мексиканском заливе, оказались неизвестными науке. Это доказало, что «зомби-черви» — не узкие специалисты по китовым костям, а универсалы, готовые пожирать любые доступные кости позвоночных.
Это открытие дало ключ к разгадке старой палеонтологической тайны. Генетические исследования «зомби-червей» давали противоречивые данные об их возрасте. Один метод «молекулярных часов» указывал, что они возникли около 45 миллионов лет назад — как раз когда предки китов начали осваивать океаны. Другой метод отодвигал их происхождение в меловой период, который начался 145 миллионов лет назад. Если верен второй вариант, то чьи же кости они ели до появления китов?
Ответ нашелся в палеонтологии. В 2015 году исследователи из Университета Плимута просканировали компьютерным томографом кость плезиозавра, плававшего сто миллионов лет назад. Они нашли в ней характерные отверстия, оставленные Osedax. Позже похожие следы обнаружили в костях гигантских нелетающих морских птиц семейства Plotopteridae, живших в олигоцене.
Таким образом, «зомби-черви» — древние существа, которые пережили вымирание динозавров, питаясь костями морских рептилий и птиц, а затем переключились на китов. И аллигатор, опущенный МакКлейном, вероятно, был съеден прямыми потомками тех червей, что пожирали кости древних морских чудовищ.
Не только аллигаторы: подводные леса и теория островов
Рептилии — не единственный неожиданный источник пищи в бездне. Вместе с аллигаторами команда LUMCON опускала на дно Мексиканского залива отрезки древесины разных пород и размеров. Реки постоянно выносят в океан вырванные с корнем деревья и древесный мусор, который намокает и тонет. На гниющей древесине сложились целые специализированные сообщества существ, которые больше нигде в глубоком море не встречаются. Главные инженеры этих «древесных падений» — двустворчатые моллюски ксилофаги (дословно — «поедатели дерева»). Они вгрызаются в стволы острыми краями раковин, проделывая ходы, которые затем занимают морские огурцы, короткохвостые раки и звезды.
В 2018 году команда МакКлейна и его коллега Клифтон Наналли опубликовали результаты пятилетнего эксперимента с 16 дубовыми стволами на дне у берегов Калифорнии. Они доказали концепцию «упаковки ниш»: чем больше ресурс (ствол дерева), тем больше сходных по образу жизни видов может сосуществовать на нем бок о бок, не вытесняя друг друга.
Сейчас в Мексиканском заливе идет один из самых масштабных глубоководных экспериментов в истории: ученые разместили 200 древесных стволов 11 разных пород. Цель ученых — проверить в глубоководных условиях «теорию островной биогеографии». Она гласит, что чем меньше и изолированнее остров, тем беднее его фауна. Ученые хотят понять, работает ли это правило для изолированных «островов» древесины в бездне. Это поможет предсказать, как изменения на суше — например, вырубка лесов или учащение ураганов из-за изменения климата — отразятся в самых удаленных уголках океана.
Хрупкий баланс
В то время как эксперименты в Мексиканском заливе открывают новые формы жизни, другие долгосрочные наблюдения фиксируют тревожные потери. Ученые из Университета Виктории и Ocean Networks Canada 10 лет наблюдали за костями горбатого кита, размещенными на глубине около тысячи метров у побережья Британской Колумбии. За все это время они не обнаружили на костях ни одного «зомби-червя» Osedax.
Это отсутствие — так называемый негативный результат — оказалось крайне значимым. Район эксперимента находится в зоне с естественно низким содержанием кислорода. Исследователи связывают исчезновение ключевых инженеров экосистем, таких как Osedax и древоточцы Xylophaga, с потеплением океана. Взрослые черви живут на костях, а их личинки разносятся течениями на сотни километров, чтобы заселить новые «китовые падения». Если такие места обитания исчезают или перестают функционировать, «острова» теряют связь друг с другом. Это может привести к потере целых видов Osedax в региональном масштабе.
Post Scriptum
Эксперимент с аллигаторами и древесиной ярко продемонстрировал существование мощных «углеродных магистралей», связывающих сушу и морское дно. Туша рептилии, унесенной в море ураганом, или ствол дерева, вынесенный разлившейся рекой, — все это становится основой для сложных, уникальных сообществ в глубине.
Эти сообщества невероятно устойчивы в своей специализации, но одновременно хрупки перед глобальными изменениями. Они пережили смену геологических эпох, адаптировавшись от костей плезиозавров к костям китов.
Теперь их существованию угрожает новый, антропогенный фактор — стремительное изменение химии и температуры океана. Исчезновение «зомби-червей» у берегов Канады — это предупреждение. Оно говорит о том, что глубоководные пищевые цепочки, эти причудливые пиры в темноте, начали рушиться. Понимание того, как они устроены и как связаны с жизнью на суше, — это не просто удовлетворение научного любопытства. Это ключ к сохранению гигантской и до сих пор во многом загадочной части биосферы нашей планеты.
-----
Еще больше интересных постов в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости