Atklājums Klusā okeāna dziļumos atklāj iepriekš nezināmas bioloģiskas kopienas, kas plaukst bez saules gaismas, izaicinot teorijas par dzīves robežām un oglekļa ciklu.
Ideja par vidi, kurā nav dzīvības, nav jauna. Vairāk nekā 9000 metru dziļumā zem okeāna virsmas, kur spiediens saspiestu parastu zemūdens kuģi un valda pilnīga tumsā, maz kas gaida atklāt sarežģītas būtnes. Planētas visdziļākajos slāņos viss šķiet pret dzīvi: temperatūra tuvu nulles punktam, mūžīgā tumsā un spiediens, kas pārsniedz 1000 atmosfēras. Tomēr nesenā zinātniskā ekspedīcija šo priekšstatu apgāza ar kājām gaisā.
Starptautiska pētnieku grupa, izmantojot pilotējamo pilna dziļuma zemūdens aparātu “Fendouge”, atklāja dinamiski attīstītas bioloģiskas kopienas Kurilu-Kamčatkas un Aleutu grīvās Klusā okeāna ziemeļrietumos. Atklājums, kas publicēts žurnālā Nature, atklāj sarežģītas ekosistēmas, kuras uztur nevis saules gaisma, bet gan ķīmiskas reakcijas Zemes iekšienē. Pēc autoru teiktā, tās ir “dziļākās un plašākās ķīmiskās sintēzes kopienas, kas šobrīd ir zināmas”.
Ekosistēma, kas slēpjas ēnā
Pētījums tika veikts no 2024. gada jūlija līdz augustam un aptvēra vairāk nekā 2500 kilometrus jūras dibena. Zinātnieki veica 23 niršanas , no kurām 19 atklāja dzīvotnes, kurās dominē dzīvnieki, kas pielāgojušies ekstremāliem apstākļiem, piemēram, cauruļveida tārpi (kiboglīni) un divvāku gliemji.
Šīs ekosistēmas sastopamas 5800 līdz 9533 metru dziļumā, turklāt pēdējais dziļums ir visdziļākais, kas reģistrēts šāda veida kopienai. Viena no ievērojamākajām vietām, kas ieguvusi iesauku „Dziļākā”, atrodas aktīvā ģeoloģiskā lūzumā, kur izplūst metāna un sērūdeņraža bagāti šķidrumi — šo kopienu enerģētiskās bāzes galvenie elementi. „Šīs kopienas uztur šķidrumi, kas bagāti ar sērūdeņražiem un metānu, kuri pārvietojas gar lūzumiem”.
Atšķirībā no virsmas ekosistēmām, šeit nav saules gaismas, kas nepieciešama fotosintēzei. Tā vietā mikroorganismi veic hemosintēzi, pārvēršot ķīmiskos savienojumus enerģijā. Tārpi un gliemji ir atkarīgi no šīm baktērijām: daži sugas dzīvo simbiozē ar tām, bet citi barojas ar tām tieši.
Tārpi, gliemji un nezināma bioloģiskā arhitektūra
Viens no visvairāk pārsteidzošajiem atklājumiem tika veikts vietā, ko sauc par Vintersvita ieleja , 9120 metru dziļumā. Tur tika atklāta divu kilometru garā teritorija, kurā dzīvoja tūkstošiem siboglīnu no ģintīm Lamellisabella un Polybrachia . Šie organismi dzīvo caurules, kas izaug no nogulsnēm, veidojot īstas kolonijas, bieži kopā ar citām sugām, piemēram, klajošiem polihētiem, jūras gurķiem un krinoīdiem.
Tika atklātas arī tādas teritorijas kā Kokvilnas lauks un Mirušā ieleja ar ārkārtīgi augstu dzīves blīvumu. Dažās vietās pētnieki novērtēja tārpu skaitu līdz 5813 uz kvadrātmetru . « Šīs kopienas, kas parasti sastāv no divvāku gliemjiem un siboglinīdiem un ko uztur mikrobiālā ķīmiskā sintēze, ir sastopamas vietās, kur izdalās šķidrumi, kas bagāti ar sērūdeņražiem un/vai metānu ».
Citu niršanas reidu laikā tika atrasti arī divvāku gliemji, piemēram, Tartarothyasira cf. hadalis, kas, kā zināms, dzīvo metāna izplūdes zonās. To klātbūtne liecina par daudz sarežģītāku barības tīklu, nekā tika uzskatīts iepriekš, kurā līdzās pastāv simbiotiskas organismi, saprofāgi un plēsēji, kas pielāgojušies ekstremāliem apstākļiem.
Metāna slēptā loma
Dienvidu okeāna grunts nogulumu paraugu ģeoķīmiskā analīze liecina, ka metāns, kas atrodams šajos apgabalos, ir mikrobiālas izcelsmes . Tas rodas, baktērijām bez skābekļa klātbūtnes reducējot oglekļa dioksīdu. « Šie ģeoķīmiskie dati liecina, ka metāns, kas atrodams infiltrācijas nogulsnēs, ir mikrobioloģiskas CO2 reducēšanas rezultāts, kas iegūts no nogulumu organiskās vielas ».
Metāns neizplūst no dziļajiem slāņiem caur lielām tektoniskām plaisām, bet veidojas nogulsnēs pašā grāvju dibenā, kas ir organiskās vielas sadalīšanās produkts, kas uzkrājas dabisko procesu, piemēram, gravitācijas plūsmu vai zemestrīču, rezultātā. Šis metāns šķīduma vai hidrāta veidā ceļas caur plaisām un baro šīs ekosistēmas.
Pārsteidzoša īpatnība ir tā, ka konstatētā metāna koncentrācija pārsniedz teorētisko šķīdības līmeni vairāk nekā 200 reizes . Šis atklājums liecina par metāna hidrāta uzkrājumiem, kas var būt novērtēts oglekļa rezervuārs Zemes sistēmā.
Dziļš un negaidīts bioloģiskais dzinējspēks
Līdz šim tika uzskatīts, ka dzīve okeāna ieplakās ir atkarīga vienīgi no organiskās vielas, kas nokļūst no virsmas, piemēram, no mirušām daļiņām un dzīvnieku atliekām. Tomēr jauns pētījums liecina, ka vietējā ķīmiskā enerģija arī spēlē galveno lomu, liekot mums pārskatīt mūsu izpratni par mugurkaulnieku ekosistēmu (vairāk nekā 6000 metru) darbību.
Zinātnieki uzsver, ka šī sistēma var kalpot kā trofiskā subsīdija citām heterotrofām sugām. Ir atklātas saistības starp ķīmisko sintēzi veicošiem organismiem un tādiem dzīvniekiem kā aktīnijas, ehiuridie tārpi un amfipodi. Tas nozīmē, ka šo metāna avotu ietekme sniedzas tālāk par pašu filtrētāju robežām, ietekmējot apkārtējo ekosistēmu visā tās sarežģītībā.
«Hemosintēzes organismu līdzāspastāvēšana ar ievērojamu heterotrofu bentisko faunu… ļauj pieņemt, ka metāna noplūde grāvī ietekmē plašāku bentisko kopienu».
Uzdevums klimatoloģijai
Šim atklājumam ir ne tikai ekoloģiskas, bet arī ģeoloģiskas un klimatiskas sekas. Parādot, ka organiskais ogleklis var uzkrāties metāna veidā nogulumu ieplakās, šis pētījums liecina, ka daļa oglekļa, kas iepriekš tika uzskatīts par atgriežamies Zemes mantijā, var saglabāties zemes garozas augšējā slānī miljoniem gadu.
Turklāt, ja šeit novērotie apstākļi tiks atkārtoti citos līdzīgos baseinos, globālie metāna hidrāta krājumi var ievērojami palielināties. Tas ietekmēs ne tikai globālos oglekļa emisiju modeļus, bet arī ilgtermiņa ģeoloģisko un enerģētisko risku novērtējumu .
Pēc autoru teiktā: „Šie novērojumi apstrīd mūsdienu modeļus par dzīves robežām un oglekļa ciklu okeāna dziļumos”.
