ОТКРЫТИЕ ГИДРОТЕРМАЛЬНОЙ ФАУНЫ

Восточно-Тихоокеанское поднятие. Район 210 с.ш. Скопления вестиментиферRiftiapachyptila в местах выхода флюида через трещины в базальтах.

Гидротермальные источники на дне Мирового Океана и связанная с ними особая чрезвычайно богатая и экзотическая фауна - одно из самых грандиозных открытий ХХ века.

Выяснилось, что энергетическую основу гидротермальных экосистем составляет хемосинтез.

С.Н.Виноградский

ХЕМОСИНТЕЗ - способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений. Явление хемосинтеза было открыто в 1887 году русским учёным С.Н.Виноградским.

Восточно-Тихоокеанское поднятие. Район 210 с.ш. Скопления вестиментиферRiftiapachyptila в местах выхода флюида через трещины в базальтах.

Тем более значительным стало открытие спустя 90 лет природных сообщества, существующих за счет этого процесса. Первый экологический оазис был открыт американскими учеными на подводном обитаемом аппарате «Алвин» в 1977 году в районе Галапагосского рифта.

Колонии вестиментифер Ridgeia piscesae, развивающиеся в местах теплых высачиваний флюида через трещины в базальтах.

Десятки видов бактерий окисляют соединения железа и других металлов, серы, марганца, сероводорода и метана, высвобождая энергию для синтеза первичной бактериальной продукции. На утилизации бактериальной продукции строится сообщество, связанное сложной трофической цепью. Эта «другая жизнь», существующая только благодаря химической, а не солнечной энергии, получила название хемобиос.

Восточно-Тихоокеанское поднятие. Высокотемпературный курильщика в районе 210 с.ш., глубина около 2600 м (22 рейс НИС «Академик Мстислав Келдыш», 1990 г.)

Ярким примером хемобиоса стали рифтовые экосистемы, располагающиеся в районах с высокотемпературной гидротермальной активностью. Подобные участки формируются в зонах спреддинга - раздвигания литосферных плит, перемещаемых во внешнем слое полужидкой оболочки ядра Земли — мантии. Раскаленное вещество оболочки (магма) изливается наружу, образуя молодую кору. По трещинам молодой коры воды океана проникают в недра, пересыщаются там минеральными веществами, разогреваются и снова возвращаются в океан через гидротермальные источники. Самые горячие источники похожей на дым черной или темной воды называют черными курильщиками; более холодные источники белесоватой воды - белыми курильщиками.

1984

Внимание исследователей океана привлекли сходные с рифтовыми биологические сообщества, развивающиеся у выходов метановых (и сероводородных) газовыделений и флюидов. Эти поля получили название “сипы” (от англ.seep - просачиваться). Своим возникновением сипы обязаны явлению субдукции. Край надвигающейся верхней литосферной плиты сминает и сжимает толщи осадков, накопившиеся на нижней плите, выдавливая грунтовые воды, насыщенные сероводородом и метаном, в виде холодных сочений (сипов).

1977–1999

Фауну, обитающую вокруг выходов низкотемпературных гидротермальных источников на активных и пассивных континентальных окраинах стали называтьназывать фауной холодных высачиваний, или сиповой. В океане обнаружено чуть менее 100 активных и множество реликтовых гидротермальных полей.

500

видов

За 20 лет исследований гидротермальной фауны многоклеточных животных было выявлено более

35

%
членистоногиe

34

%
моллюски

26

%
кольчатые черви

3

%
кишечнополостные

ИМЕЮЩИЕСЯ К НАСТОЯЩЕМУ ВРЕМЕНИ МАТЕРИАЛЫ ПО ГИДРОТЕРМАЛЬНЫМ СИСТЕМАМ В КОРНЕ ИЗМЕНИЛИ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ПРИРОДЕ МИРОВОГО ОКЕАНА В ЦЕЛОМ, И В ЧАСТНОСТИ ОБ ИСТОЧНИКАХ ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА В НЕМ.

Изучение фауны гидротермальных источников, фотосъемка сообществ во всем мире осуществляется при помощи глубоководных обитаемых аппаратов. В России - «Пайсис», ГОА «Мир- 1» и «Мир-2», комплекс «Rozett».

Помпейский червь. Paralvinella palmiformis. Класс Многощетинковые черви. Тихий океан, Хребет Хуан-де-Фука Пайсис VII, НИС «Академик Мстислав Келдыш». Глубина 1580 м

Помпейские черви строят тонкие кожистые трубки на склонах вулканов, где температура превышает 100°. Эти животные способны выдерживать очень широкий спектр температур. Черви, живущие в кожистых трубках, составляют основу сообществ гидротермальных организмов в Тихом океане. Во многих случаях трубки отдельных особей срастаются вместе, образуя разветвленные «деревья». Стенки трубок состоят из белка и хитина, а цвет их зависит от наличия тех или иных солей металлов в окружающей среде.

Риджея. Ridgeia piscesae. Класс Многощетинковые черви («Вестиментифера») Тихий океан, Хребет Хуан-де-Фука. НИС "Академик Мстислав Келдыш». Глубина 1580 м

Разнообразная (от беловатой до коричневой) окраска трубок у Ridgeia piscesae обусловлена наличием солей железа, никеля, титана, хрома, ванадия. Передний конец тела червя несет сложный щупальцевый аппарат. Центральные щупальца богато снабжаются кровью, насыщенной дыхательным пигментом гемоглобином, и имеют ярко-красный цвет. Через них осуществляется газообмен.

Одна из характерных особенностей вестиментифер — тяж губчатой ткани, занимающий большую часть туловища. Эта ткань, названная трофосомой, служит вместилищем симбиотических бактерий, которые могут занимать более 30% ее объема. Симбионты способны использовать ядовитый сероводород в качестве источника пищи. Вестиментиферы гидротермальных оазисов способны выдерживать перепады температур до 60° С. Свои трубки черви прикрепляют к твердым породам не более чем в 1–1,5 метрах от жерла курильщика.

Двустворчатые моллюски

Двустворчатые моллюски «разводят» симбиотических бактерий в жабрах

Римикарис. Rimicarisexoculata. Класс Ракообразные. Атлантический океан, Снейк-Пит НИС «Академик Мстислав Келдыш». Глубина 3480 м

Креветки Римикарисы лишены обычных глаз, зато у них развился специальный орган, работающий в инфракрасном диапазоне и позволяющий видеть струи кипятка.

Мирокарис. Mirocarisfortunata. Класс Ракообразные. Атлантический океан, Срединно-Атлантический хребет. НИС «Академик Мстислав Келдыш». Глубина 3875 м

Креветки «растят» бактериальные огороды на собственных конечностях и по мере надобности счищают их в рот. Бактериям нужна максимальная концентрация химических веществ, а они там, где струи гидротермального флюида ещё не разведены придонной водой. Поэтому креветки опускают конечности в самые чёрные дымы.

Брюхоногие моллюски

Типичны для западной Пацифики. У них симбионтные бактерии населяют кишечник