Сверкающая бездна. Какие тайны скрывает океан и что угрожает его глубоководным обитателям

По количеству существ, обитающих около гидротермальных источников, эти глубоководные участки могут соперничать с тропическими коралловыми рифами такой же площади. И хотя на глубинах нет такой разнообразной фауны, некоторые виды представлены там в изобилии. Как и на коралловом рифе, животных вокруг гидротермального жерла может собираться так много, что они занимают каждый дюйм пространства, иногда наслаиваясь друг на друга. И все же видео- и фотоматериалы, где каждый кадр кишит жизнью, несколько обманчивы. Исследуя глубины, всегда важно знать, что находится позади вас. Оглянитесь вокруг – и вы увидите, что всего в нескольких метрах от вас гидротермальные экосистемы резко сходят на нет. Некоторые жерла окружены зонами диффузных полей, где более холодные жидкости пузырятся, пробиваясь сквозь кучи донных отложений и обломков. В этих местах температура составляет уже десятки, а не сотни градусов, и животные научились использовать это мягкое тепло, столь редкое в холодных глубинах. Недалеко от Галапагосских островов ученые обнаружили большую кладку яиц рядом с гидротермальным источником. Предполагается, что они принадлежат глубоководным скатам – сплющенным родственникам акул, которые используют теплую воду в качестве инкубатора, чтобы ускорить процесс созревания своих эмбрионов.

* * *

Открытие гидротермальных источников и изучение их обитателей в конце 1970-х и в 80-х годах позволило открыть одну из величайших тайн морских глубин – хемосинтез, темную альтернативу фотосинтезу.

Считалось, что жизнь на Земле полностью зависит от солнца. Единственным известным источником энергии для биологических систем было излучение ближайшей к Земле звезды. Ее энергия приводит в действие механизм фотосинтеза растений, водорослей и некоторых бактерий, производящий пищу, от которой зависит все живое. И вдруг ученые обнаружили экосистему, которая прекрасно обходится без солнца, потому что питается не солнечным светом, а химическими веществами!

Хемосинтез осуществляется различными видами микробов, которые выживают в присутствии метана и сероводорода, выходящих из гидротермальных жерл. Окисляя эти соединения, микробы выделяют энергию, часть которой они используют для роста и деления, а часть – для преобразования углекислого газа в сахара. Растения совершают подобную работу, используя солнечный свет, а хемосинтезирующие микробы делают это в темноте. Все, что им нужно от мира, освещенного солнцем, – это выделяемый водорослями и растениями кислород, который растворяется в океане и разносится холодными глубоководными течениями.

Густонаселенные гидротермальные экосистемы основаны на пище, обеспечиваемой хемосинтезом. Креветки и крабы собирают и поедают скопления микробов на поверхностях гидротермальных образований, тогда как другие животные не утруждают себя поиском бактерий, вместо этого они приглашают их жить внутри своих тел.

Гигантский трубчатый червь рифтия (Riftia pachyptila)[44], которого Джэк Корлисс увидел в иллюминатор «Элвина», первым открыл истину о хемосинтезе. Идея об альтернативном пути получения энергии была выдвинута во второй половине XIX века русским микробиологом Сергеем Виноградским и немецким химиком и ботаником Вильгельмом Пфеффером, но тогда никто еще не находил организмов, способных к хемосинтезу. Вскоре после открытия гидротермальных источников в 1977 году Коллин Кавано, аспирантка первого курса Гарвардского университета, посетила лекцию о трубчатом черве без рта и пищеварительного тракта. Услышав, что у червя есть губчатый орган – трофосома, занимающий половину его тела длиной около 2,7 метра и заполненный кристаллами серы, она рассмотрела образец под микроскопом и обнаружила, что он заполнен бактериями, окисляющими серу. В чайной ложке исследуемой ткани их оказалось сто миллиардов! Перья, торчащие из трубки червя, оказались жабрами, наполненными красной кровью и поглощающими из морской воды все, что необходимо бактериям: углекислый газ, кислород и сероводород. Все эти вещества доставляются по кровотоку в трофосому, где бактерии осуществляют хемосинтез, питая червя изнутри. Таким образом и червь, и бактерии находятся в беспроигрышной ситуации – в симбиотической связи, от которой выигрывают оба.

Последующие открытия гидротермальных животных показали, что они развили различные способы ухода за личными колониями бактерий. У чешуйчатоногой улитки – брюхоногого с блестящей железной раковиной и конечностью, – покрытой сотнями чешуек, в глотке развился мешочек для микробов, и остальная часть тела приспособилась к их содержанию. Относительно большое сердце улитки занимает четыре процента от объема ее тела (при таких пропорциях сердце человека было бы размером с голову)[45]. Сердце улитки перекачивает огромное количество крови через гигантские жабры, поглощающие кислород и сульфиды из гидротермальных жидкостей, тем самым обеспечивая потребности бактерий, от которых зависит жизнь моллюска.