В 1979 году на дне Тихого океана вблизи выходов горячих подземных вод были обнаружены скопления крайне необычных животных, многие из которых ранее не были известны науке. Эти густонаселенные сообщества, похожие на оазисы жизни посреди пустынного океанского дна, активно изучаются более 30 лет, однако ранее неизвестного открывается все больше.
О последних открытиях в изучении гидротермальных морских сообществ рассказывает сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета Московского государственного университета кандидат биологических наук Вячеслав Иваненко:
– Так называемые гидротермальные сообщества сегодня очень активно исследуются. Открытия происходят в этой области буквально каждый день. Мы постоянно находим новые виды, новые гидротермальные поля, получаем новые результаты, связанные с изучением молекулярной биологии и с изучением взаимоотношений животных в этих сообществах. Даже если бы мы говорили на эту тему каждый месяц, все равно можно было бы сообщить о новых открытиях.
– Что представляют собой эти гидротермальные сообщества и в чем их уникальность?
– До открытия этих сообществ считалось, что на дне мирового океана, на больших глубинах жизнь представлена скудно, разнообразие маленькое и биомасса в этих сообществах очень небольшая. А в 1979 году, когда были открыты эти уникальные сообщества, ученые испытали огромное потрясение. Вообще описать словами то, что происходит в гидротермальных сообществах, невозможно – это нужно видеть. На дне моря, вокруг подводных вулканов, где выбрасывается горячая вода, формируется уникальное природное сообщество. Животные, которые живут в этих сообществах, являются своего рода экстремалами. Живущие там бактерии используют метан и сероводород для того, чтобы образовывать органические вещества. Но энергия, которая требуется для образования органики, имеет не солнечное происхождение: на глубине не может идти процесс фотосинтеза. Эти уникальные бактерии, делают ничто иное, как окисляют метан или сероводород.
– Нужен ли бактериям, живущим на дне моря, кислород?
– Многоклеточные животные и растения все без исключения зависят от кислорода. Для того чтобы поддерживать свою жизнедеятельность, им нужно окислять вещества. А вот бактериям кислород не нужен. Все животные, которые живут в этих сообществах, а там есть черви, раки, рыбы, они питаются органикой, которую производят эти бактерии. Причем бактерии могут жить как внутри организма или на поверхности этих животных, так и на грунте.
В этих подводных сообществах живут, например, большие длинные черви. Они живут в трубках и ведут необычный образ жизни, и имеют необычный способ питания. Питание происходит за счет бактерий, которые живут в специальном органе этого червя, который называется трофосома, и который представляет собой ничто иное, как видоизмененный кишечник. В этом видоизмененном кишечнике находится специальная бактерия, которая использует вещества, плавающие в растворе – это сера и метан, попадающие к бактериям через кровь червей.
– Сколько видов животных на сегодня описано в гидротермальных сообществах?
– Более 500 видов. И все время описываются новые. Причем, были открыты не только новые виды, но и семейства.
Я занимаюсь ракообразными, которые на самом деле распространены везде. Это веслоногие ракообразные, мелкие рачки, их называют циклопиками. Этих Циклопиков, на самом деле очень много, на данный момент описано порядка 15 тысяч видов. Более того, копеподы, которыми я занимаюсь, они как раз составляют наибольший объем животной органики на нашей планете. Вообще веслоногие ракообразные по биомассе превосходят всех остальных животных. Если прикинуть ту площадь, которую занимает мировой океан, а мы знаем, что это порядка 70%, и оценить толщину слоя, которую имеет он имеет, то оценки показывают, что биомасса этих ракообразных самая большая для всего животного мира. Некоторые из этих рачков встречаются в гидротермальных сообществах. В настоящий момент описано порядка 80 видов таких веслоногих рачков.
– Как веслоногие рачки питаются в гидротермальных сообществах на дне океана?
– Большинство из них питаются именно бактериями. Они живут на пленках, образованных бактериями, так называемых бактериальных матах. Эти рачки буквально пасутся на этих пленках и выедают бактерий. Кроме того, они питаются бактериями, которые могут развиваться на поверхности, скажем, других животных, тех же червей или креветок. В гидротермальных сообществах развивается множество специализированных ракообразных, которые на самом деле являются специализированными креветками. Особенность этих креветок состоит в том, что у них глаза очень сильно изменились. Судя по всему, глаза используются для того, чтобы находить горячие участки. Глаз сместился на спину и находится под непрозрачной прочной оболочкой. Они имеют размер порядка пяти сантиметров. Эти креветки ведут очень подвижный образ жизни. В отличие от червей, которые прикреплены к субстрату и которые могут только наклоняться в сторону горячего источника, чтобы из него получать сероводород, который может быть воспринят кровеносной системой.
А вот креветки, могут «бегать». Более того, этот способ бегания они используют для того, чтобы выращивать на своих лапах бактерии. Эти многочисленные креветки постоянно роятся над поверхностью подводных вулканов и движутся в сторону горячего флюида. Очень долгое время было непонятно, как они питаются. Было две гипотезы, одна гипотеза говорила о том, что они ныряют в агрессивную среду, насыщенную сероводородом, для того, чтобы соскребать с поверхности грунта бактерий, которые на грунте развиваются. Но когда посмотрели подробнее на конечности раков, оказалось, что на них очень много бактерий, и они, скорее всего, культивируют эти бактерии на своих конечностях.
То есть возникает симбиотическая система: креветка постоянно ныряет в горящую среду для того, чтобы создать условия для растущих на ее конечностях бактерий. А потом креветка этими бактериями питается.
А вот, рачки-копеподы, которых я изучаю, имеют размер не больше двух миллиметров, как правило. Они живут между лапками у креветок и таскают бактерий, которые выращивают креветки.
– То есть возникает симбиотическая система: креветки выращивают на своих конечностях бактерии, чтобы ими питаться, а рачки тоже селятся на креветках и подворовывают этих бактерий. Но какая польза креветке от этих рачков?
– Может быть, никакой, а может быть и есть какая-то. Мы же с вами говорим так просто и легко о том, что происходит под водой на глубине три тысячи метров. Но ведь мы пока очень многого не знаем. Для того чтобы понаблюдать за этим сообществом, нужно снарядить специальный корабль, на котором есть находятся глубоководные аппараты, после этого нырнуть на огромную глубину. Это очень дорогое удовольствие. До сих пор позволить это себе может далеко не каждое государство. В России в Институте океанологии есть научно-исследовательский корабль, на котором два глубоководных аппарата. Ни одна другая страна в мире не обладает больше, чем одним аппаратом. И наши аппараты обладают лучшими техническими характеристиками. Я бы хотел обратить внимание на то, что белых пятен в науке и в том числе в исследовании гидротермальных сообществ гораздо больше, чем может показаться. Например, в последние годы начала бурно развиваться гипотеза, что существует не только подводная биосфера, о которой мы сегодня говорим, но и подземная. Речь идет о том, что глубоко под поверхностью Земли существует уникальное сообщество, которое населяют бактерии, формирующие огромную биомассу. А мы даже не догадываемся, какую роль они могут играть в жизни Земли.