Жизнь в черных курильщиках

Черные курильщики


В 1977 году группа ученых, изучавших глубоководные формы жизни на океанском разломе примерно в 400 км от Галапагосских островов, наткнулась на неожиданное разнообразие жизненных форм на глубине около 2400 м: множество желтых медуз, моллюсков в толстостенных раковинах, креветки, несколько видов рыб. Объяснить, что могло стать причиной такого всплеска жизни в холодной воде, без света и под огромным давлением, ученые не могли. К тому же планктона, который мог бы быть источником пищи для всех пойманных морских обитателей, в поднятом трале не было. Но даже не это оказалось самым интересным: среди пойманных морских организмов обнаружились доселе невиданные существа – метровые белые трубки с торчащими красными щупальцами.


Чтобы разобраться с загадкой, в феврале 1978 года была организована повторная экспедиция, уже с глубоководным батискафом «Элвин» на борту. Опустившиеся на глубину биологи и геологи обнаружили на дне океана необычное явление: конусообразные трубы высотой в десятки метров, из которых поднимался… черный дым. Объекты, получившие название «черные курильщики», как выяснилось, являются гидротермальными источниками, из которых в океан под давлением в сотни атмосфер поступает высокоминерализованная вода температурой 400°С. Из-за большого давления эта вода не кипит, а, соприкасаясь с холодной океанской водой, осаждает сульфиды железа, меди и никеля, которые и придают черный цвет и мутность. Именно из этих осадков и образуются трубы «курильщиков».


Обнаружение черных курильщиков не только не дало ответов на вопросы ученых, но и добавило новых. Горячие вулканические газы и высокие концентрации ядовитых химических соединений должны были бы не оставить никаких шансов на существование жизни, в то время как первые же фотографии, сделанные исследователями, показали невероятное изобилие жизненных форм вокруг «курильщиков». Открытая экосистема настолько отличалась от всех известных на тот момент форм жизни, что это дало повод задуматься о наличии жизни на планетах, условия на которых до этого считались исключающими такую возможность.


В самой верхней части черного курильщика температура составляет примерно 200‒350 °C. В этой зоне практически никто не живет. Немного ниже, там, где температура понижается до 100‒120 °C, а стенки трубы имеют толщину 4‒6 см, живут особые бактерии, существующие не за счет фотосинтеза, а благодаря хемосинтезу – химическим реакциям окисления органических и неорганических соединений. Именно реакции хемосинтеза служат источником энергии в абсолютной темноте на невероятной глубине. Бактерии-хемотрофы образуют своеобразные подушки площадью до нескольких квадратных метров и толщиной в несколько сантиметров.


Помпейский червь (полихет)


Еще ниже, при температуре 50‒80 °C, на смену бактериям приходят полихеты, или помпейские черви, – единственные животные на Земле, способные существовать при таких высоких температурах. Экстремально высокое содержание гемоглобина в крови помпейских червей окрашивает их трубчатое тело длиной до 12 см в ярко-красный цвет. Название этим животным дали в честь жителей древних Помпеев в Италии, расположенных у подножия вулкана. Долгое время ученые не могли изучить помпейских червей – при попытке подъема на поверхность те сразу погибали. Лишь спустя некоторое время удалось поднять нескольких особей в специальном сосуде, поддерживающем необходимые температуру и давление. На сегодняшний день существует несколько теорий, объясняющих поразительную термостойкость помпейского червя: наличие полых трубок, окружающих тело животного, симбиоз с бактериями, выделяющими особую защитную пленку, а также способность прятать отдельные части тела для охлаждения, в то время как другие части в течение краткого времени противостоят высокой температуре. Так или иначе, долгое время эти черви считались абсолютными рекордсменами по умению выживать в самых экстремальных условиях. Однако относительно недавно выяснилось, что по соседству с помпейскими червями ползают мелкие кольчатые черви, обитающие в тех же условиях.


По мере удаления от жерла черного курильщика биосфера становится все разнообразнее. В зоне с 40-градусной температурой живут вестиментиферы – те самые гигантские белые черви с ярко-алыми щупальцами, что были обнаружены при первой встрече с обитателями черных курильщиков. Вслед за вестиментиферами пространство вокруг «дымящих» конусов занимают огромные двустворчатые моллюски длиной до 40 см, а между ними и в зарослях белых трубок ползают тысячи белых крабов, раков и креветок. На сегодняшний день открыто около 500 различных видов животных, подавляющее большинство которых не имеет аналогов на поверхности океана. И конечно же, изучение экосистем черных курильщиков продолжается.


В 2016 году ученые опубликовали результаты исследований, согласно которым общий предок всех живых организмов Земли (так называемый «последний универсальный общий предок» – англ. last universal common ancestor, LUCA) мог быть жителем именно гидротермального источника примерно 3,8 млрд лет назад. Таким образом, черные курильщики – не только оазисы жизни, но и, возможно, самая настоящая ее колыбель.


Эта статья из крутого проекта «Умный плакат «Глубины океана»! Хочешь узнать о нем подробнее? Тогда жми сюда!


А еще у нас есть увлекательные плакаты «Солнечная система» и «Планета Земля».