На глубине 6 км: ученые обнаружили источник пищи, о котором не подозревали

Новое исследование ученых из Университета Южной Дании раскрывает, как крошечные существа находят пищу на глубине нескольких километров под поверхностью океана. Исследователи обнаружили, что частицы, оседающие из верхних слоев моря, по пути высвобождают питательные вещества, которые становятся доступным источником пищи для бактерий, обитающих в глубинах. Это открытие может изменить принятое годами предположение о том, что по мере погружения в глубины океана количество доступной пищи значительно уменьшается.

В каждый момент времени в океанах оседают крошечные частицы, содержащие, среди прочего, остатки водорослей и микроскопических существ. Эти частицы соединяются друг с другом и медленно опускаются ко дну океана. Ученые называют это явление «морским снегом», поскольку под водой оседающие частицы напоминают снежинки. Их можно представить как своего рода маленькие пакеты органического вещества, падающие из верхней части океана в глубины. Однако новое исследование показывает, что эти «пакеты» протекают по пути.

Чем глубже погружаешься в океан, тем выше давление воды. На глубине от 2 до 6 километров давление уже огромно, и исследователи обнаружили, что оно влияет на те самые частицы, которые оседают в воде. Давление фактически заставляет их высвобождать часть содержащихся в них веществ в окружающую воду. Питер Стив, один из ведущих исследователей, описал это просто: «Давление действует почти как огромная соковыжималка. Оно выжимает растворенные органические соединения из частиц, и микробы могут использовать их немедленно». Согласно исследованию, во время погружения частицы могут терять до половины своего углерода и от 58% до 63% азота.

Вещества, высвобождаемые из частиц, включают, среди прочего, белки и углеводы. Для крошечных бактерий, живущих в глубинах океана, это источник пищи, который они могут быстро использовать. В эксперименте, проведенном исследователями, результат был особенно заметен: всего за два дня количество бактерий увеличилось в 30 раз. Их активность также резко возросла.

То есть, вместо того чтобы представлять глубины океана как среду, где почти нет пищи, исследование указывает на относительно простой механизм: органическое вещество поступает сверху, давление в глубинах «выжимает» из него питательные вещества, а окружающие бактерии используют их.

Чтобы проверить этот процесс, исследователи создали в лаборатории частицы, подобные «морскому снегу», используя микроскопические водоросли. Они поместили их в специальные резервуары, где можно создать давление, подобное тому, что существует на глубине нескольких километров в океане. Таким образом, им удалось измерить, сколько вещества высвобождается из частиц по мере роста давления. Исследователи повторили тесты с несколькими видами водорослей и получили схожие результаты. Поэтому они полагают, что это явление может быть распространенным и не ограничиваться определенным типом «морского снега».

Исследование касается не только вопроса о том, чем питаются бактерии в морских глубинах. Оно также может быть важно для понимания климата Земли. Океаны способны поглощать и хранить огромные количества углерода. Часть этого углерода находится внутри тех самых частиц, которые оседают на глубину. До сегодняшнего дня существовало предположение, что значительная часть углерода может достигать дна океана вместе с частицами и захораниваться там. Когда углерод захоранивается в отложениях на дне, он может оставаться там в течение очень длительных периодов.

Однако, если большая его часть высвобождается по пути, как показывает исследование, меньше углерода может достигать дна и захораниваться там. Вместо этого он остается в глубоких водах, где может находиться сотни и даже тысячи лет, прежде чем постепенно вернется в верхние слои океана, а затем и в атмосферу. Стив объяснил: «Этот процесс влияет на количество углерода, которое океан может хранить, и на то, как долго. Он актуален для понимания климатических процессов и улучшения будущих моделей».

Тем не менее, у исследования есть важное ограничение: эксперименты проводились в лабораторных условиях. Поэтому следующим шагом исследователей будет выход в полевые условия, чтобы проверить, происходит ли тот же процесс в самом океане. Они планируют отправиться в исследовательскую экспедицию в Арктический регион на борту немецкого исследовательского судна Polarstern. Во время путешествия они будут искать в воде признаки, которые могут свидетельствовать о том, что вещества действительно высвобождаются из частиц на глубине, как это наблюдалось в лаборатории.

Если процесс будет подтвержден и в природе, значение может быть широким: возможно, ученым придется обновить то, как они понимают как пищевую цепь в глубинах океанов, так и количество углерода, которое достигает дна и остается там на долгосрочную перспективу. Проще говоря, открытие указывает на процесс, который до сих пор не получал достаточного внимания: крошечные частицы падают в морские глубины, огромное давление «выжимает» из них пищу, а бактерии, живущие в темноте, наслаждаются трапезой по пути.