 |
© Alfred Wegener Institute, PS101 AWI OFOS System |
Тысячи лет назад гидротермальные источники кормили червей глубоко подо льдом. Ученые обнаружили 300-летних губок, питающихся окаменевшими останками червей.
Растяжка почти 80 миль по морскому дну центральной Арктики, хребет Лангсет скалистый, бесплодный и в целом негостеприимный. Так и должно быть: в отличие от более продуктивных океанов, здесь циркулирует мало питательных веществ, благодаря льду, блокирующему свет. Однако тысячи лет назад вершины хребта гудели от вулканической активности, производившей серу, которая кормила трубчатых червей — тех, кого вы, возможно, видели на видео гидротермальных жерл в других частях мира. Или, точнее, сера питала симбиотических бактерий внутри червей, которые перерабатывали ее в энергию, поддерживая жизнь животных.
Возвышающиеся колонии гигантских трубчатых червей Riftia pachyptila царят над глубоководными гидротермальными жерлами. Они собираются там, где тепло и сера извергаются в море, вытягивая свои перистые красные жабры, чтобы добраться до более прохладных, более насыщенных кислородом вод.
У червей нет кишечника, и они не едят пищу. Вместо этого они содержат бактерии внутри своего тела, которые превращают минералы из вентиляционных отверстий в энергию.
Поскольку вулканическая активность глубоко под морским дном смещается, горячая, богатая минералами вода перестает течь. В конце концов, вся колония вымирает. Но когда появляются новые гидротермальные источники даже за сотни миль, гигантские личинки трубчатых червей быстро оседают и колонизируют их.
Та вулканическая активность на хребте Лангсет давно умерла, но жизнь осталась. Сегодня в журнале Nature Communications ученые описывают, как ранее неизвестный вид экосистемы процветал подо льдом, вдоль возвышающегося хребта на глубине около 2000 футов.
«Никто не знает, что живет на этих гигантских курганах», — говорит Антье Боэтиус, директор Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца Института Альфреда Вегенера и соавтор статьи. «И когда я говорю о гигантских курганах, представьте себе, что у нас на Земле была бы неизвестная гора высотой 3,8 километра — действительно огромная — и никто не ходил по ней. Никто не фотографировал, никто не знает, какие виды растений и животных там живут».
С помощью дистанционно управляемого транспортного средства, свисающего с ледокола, Боэций и ее коллеги обнаружили, что теперь на хребте преобладают не черви, а огромные губки, каждая шириной до 3 футов. В среднем им 300 лет, но некоторые намного старше. Как ни странно, губки развили аналогичную стратегию выживания, основанную на микробах, только они поедают трубки, оставленные червями, которые мертвы уже 2000 лет. Таким образом, вымершая, окаменевшая гидротермальная экосистема питает еще более причудливую совокупность живых существ.
«Это похоже на лес», — говорит Тереза Мария Морганти, эколог и эксперт по губкам в Институте морской микробиологии им. Макса Планка, ведущий автор новой статьи. «Это действительно горячая точка жизни посреди пустыни. Это действительно захватывающе, как они могли использовать это древнее предыдущее сообщество».
Основой экосистемы хребта является плотный мат, состоящий из спикул, крошечных структур кремнезема, которые губки используют для построения своих тел. Этот коврик создает сложную трехмерную матрицу для других животных, таких как креветки, но он также выдает то, чем губки занимались в темноте: они перемещаются в поисках пищи, оставляя следы на коврике.
Эта пища — окаменелые трубки древних червей, состоящие из белка и хитина (тот же материал, из которого ракообразные делают свои панцири). Исследователи знают, что губки питаются им, потому что они использовали ROV для сбора образцов и обнаружили одинаковые химические сигнатуры как у животных, так и у трубок червей. Заглянув внутрь губок, они также обнаружили симбиотические бактерии, которые помогут животным перерабатывать такой прочный материал. «Это органическое вещество, которое никто не может переварить, и оно было сильно обогащено биомассой губки», — говорит Боэций. «Вероятно, мы рассматриваем систему переработки, в которой одна община живет, используя биомассу древней общины, которой уже нет в живых».
З
И это еще не все, что они едят: одно и то же бактериальное сообщество может помогать губкам извлекать пищу из самой воды.
«Мы обнаружили, что симбионты внутри губок могут использовать твердое органическое вещество, находящееся в толще воды, и в то же время они также могут использовать растворенный в толще воды неорганический углерод», — говорит Морганти. «Так что это действительно совместные усилия губок и их симбионтов».
Это больше похоже на то, как питаются губки в богатых питательными веществами морях, всасывая воду и отфильтровывая пищу. Но поскольку в толще воды посреди Арктики так мало еды, эти гигантские губки развили дополнительный микробный трюк, необходимый для того, чтобы поедать окаменелые трубки червей.
Жизнь на хребте движется медленно, что дает губкам дополнительное преимущество. «Метаболизм губок в целом очень низкий, а здесь мы говорим об очень крупных особях, а значит, у них еще более низкий метаболизм», — говорит Морганти. И, отмечает она, такая холодная вода, как в Арктике, еще больше замедляет метаболизм. В результате губкам нужно меньше пищи, поэтому запаса оставшихся трубок может хватить им еще на тысячи лет.
Странно и красиво: гигантские трубчатые черви
Возвышающиеся колонии гигантских трубчатых червей Riftia pachyptila царят над глубоководными гидротермальными жерлами. Они собираются там, где тепло и сера извергаются в море, вытягивая свои перистые красные жабры, чтобы добраться до более прохладных, более насыщенных кислородом вод.
У червей нет кишечника, и они не едят пищу. Вместо этого они содержат бактерии внутри своего тела, которые превращают минералы из вентиляционных отверстий в энергию.
Поскольку вулканическая активность глубоко под морским дном смещается, горячая, богатая минералами вода перестает течь. В конце концов, вся колония вымирает. Но когда появляются новые гидротермальные источники даже за сотни миль, гигантские личинки трубчатых червей быстро оседают и колонизируют их.
Та вулканическая активность на хребте Лангсет давно умерла, но жизнь осталась. Сегодня в журнале Nature Communications ученые описывают, как ранее неизвестный вид экосистемы процветал подо льдом, вдоль возвышающегося хребта на глубине около 2000 футов.
«Никто не знает, что живет на этих гигантских курганах», — говорит Антье Боэтиус, директор Центра полярных и морских исследований им. Гельмгольца Института Альфреда Вегенера и соавтор статьи. «И когда я говорю о гигантских курганах, представьте себе, что у нас на Земле была бы неизвестная гора высотой 3,8 километра — действительно огромная — и никто не ходил по ней. Никто не фотографировал, никто не знает, какие виды растений и животных там живут».
С помощью дистанционно управляемого транспортного средства, свисающего с ледокола, Боэций и ее коллеги обнаружили, что теперь на хребте преобладают не черви, а огромные губки, каждая шириной до 3 футов. В среднем им 300 лет, но некоторые намного старше. Как ни странно, губки развили аналогичную стратегию выживания, основанную на микробах, только они поедают трубки, оставленные червями, которые мертвы уже 2000 лет. Таким образом, вымершая, окаменевшая гидротермальная экосистема питает еще более причудливую совокупность живых существ.
«Это похоже на лес», — говорит Тереза Мария Морганти, эколог и эксперт по губкам в Институте морской микробиологии им. Макса Планка, ведущий автор новой статьи. «Это действительно горячая точка жизни посреди пустыни. Это действительно захватывающе, как они могли использовать это древнее предыдущее сообщество».
 |
Чрезвычайно сложный мат. |
Основой экосистемы хребта является плотный мат, состоящий из спикул, крошечных структур кремнезема, которые губки используют для построения своих тел. Этот коврик создает сложную трехмерную матрицу для других животных, таких как креветки, но он также выдает то, чем губки занимались в темноте: они перемещаются в поисках пищи, оставляя следы на коврике.
 |
© Alfred Wegener Institute, PS101 AWI OFOS System |
Эта пища — окаменелые трубки древних червей, состоящие из белка и хитина (тот же материал, из которого ракообразные делают свои панцири). Исследователи знают, что губки питаются им, потому что они использовали ROV для сбора образцов и обнаружили одинаковые химические сигнатуры как у животных, так и у трубок червей. Заглянув внутрь губок, они также обнаружили симбиотические бактерии, которые помогут животным перерабатывать такой прочный материал. «Это органическое вещество, которое никто не может переварить, и оно было сильно обогащено биомассой губки», — говорит Боэций. «Вероятно, мы рассматриваем систему переработки, в которой одна община живет, используя биомассу древней общины, которой уже нет в живых».
З
 |
Здесь губка покрыта трубчатыми червями (тонкие белые кусочки) |
И это еще не все, что они едят: одно и то же бактериальное сообщество может помогать губкам извлекать пищу из самой воды.
«Мы обнаружили, что симбионты внутри губок могут использовать твердое органическое вещество, находящееся в толще воды, и в то же время они также могут использовать растворенный в толще воды неорганический углерод», — говорит Морганти. «Так что это действительно совместные усилия губок и их симбионтов».
Это больше похоже на то, как питаются губки в богатых питательными веществами морях, всасывая воду и отфильтровывая пищу. Но поскольку в толще воды посреди Арктики так мало еды, эти гигантские губки развили дополнительный микробный трюк, необходимый для того, чтобы поедать окаменелые трубки червей.
Жизнь на хребте движется медленно, что дает губкам дополнительное преимущество. «Метаболизм губок в целом очень низкий, а здесь мы говорим об очень крупных особях, а значит, у них еще более низкий метаболизм», — говорит Морганти. И, отмечает она, такая холодная вода, как в Арктике, еще больше замедляет метаболизм. В результате губкам нужно меньше пищи, поэтому запаса оставшихся трубок может хватить им еще на тысячи лет.
 |
Фото: Антье Боэтиус |
«Для меня это открытие показывает, что губки, одна из первых эволюционировавших форм многоклеточной жизни, способны к экстремальной адаптации и что в глубоком море ничего не пропадает зря», — говорит биолог Хью Гриффитс из Британской антарктической службы, который не был участвует в исследовании. (Почти ровно год назад Гриффитс сообщил об обнаружении странных существ под полумилью льда в Антарктиде.) «Эти губки и связанные с ними бактериальные приятели перерабатывают питательные вещества, отложенные гидротермальными жерловыми червями за тысячи лет до прибытия губок, когда жерла были еще активны».
Еще один биологический трюк помогает губкам процветать там, где не должно быть жизни. Эти животные размножаются путем «почкования» или создания маленьких копий самих себя. «При почковании они производят одних и тех же особей — то есть одинаковую генетику, а также одних и тех же симбионтов, которые необходимы этим губкам для выживания в такой среде», — говорит Морганти. То есть появляются новые губки с генами, необходимыми для выживания в этих суровых условиях, и с микробами, которые им нужны для извлечения энергии из вымершей экосистемы.
Поскольку губки обеспечивают поверхность, к которой может прикрепляться другая жизнь — кораллы и, по странному стечению обстоятельств, даже обитающие в трубках черви, — они являются критическими инженерами всей своей экосистемы. Но, несмотря на всю свою жесткость, это сообщество сталкивается с масштабными изменениями, поскольку Арктика нагревается намного быстрее, чем остальная часть планеты.
«Это явный признак того, что мы можем делать такие открытия только потому, что морской лед в регионе сокращается», — говорит Гриффитс. «Морские горы часто становятся целью рыбной промышленности, и эта удивительная среда обитания сейчас находится под растущей угрозой, поскольку лед тает и становится более доступным для кораблей».
С меньшим количеством льда, блокирующего солнце, эти воды также могут стать более биологически продуктивными, а это означает, что в толще воды может быть больше пищи и меньше эволюционной потребности в губках, поедающих ископаемые. Таким образом, гонка начинается, чтобы обнаружить, какие еще странности могут скрываться в этих холодных водах, прежде чем они превратятся во что-то неузнаваемое. «Из-за сложностей с логистикой, — говорит Гриффитс, — полярные регионы, вероятно, ждут еще много сюрпризов в глубинах».
(Copyrighted © Перевод с англ. Louiza Smith)
Источник:
Источник:
«Huge Sponges Are Eating an Extinct Arctic Ecosystem»