Выживание арктических губок в экстремальных глубинах
Впервые исследователи проекта SponGES собрали круглогодичные видеозаписи и гидродинамические данные из загадочного мира глубоководного поля губок в Арктике. Глубоководные поля губок часто сравнивают с богатыми экосистемами коралловых рифов и образуют настоящие оазисы. В мире, где исчез весь свет и нет очевидных источников пищи, они обеспечивают среду обитания для других беспозвоночных и убежище для рыб в иначе бесплодном ландшафте. Остается загадкой, как эти очаги биоразнообразия выживают в этой экстремальной среде на глубине до 1500 метров. Имея более 700 часов видеозаписей и данные о поставках пищи, температуре, концентрации кислорода и течениях, ученые NIOZ Ульрике Ханц и Фуру Мьенис нашли ключи, которые могут помочь найти ответы.
Красочные, процветающие сообщества
«Глубокое море в большинстве мест бесплодно и плоское», — говорит морской геолог Фуру Мьенис. «И вдруг у нас есть эти поля губок, которые образуют красочные, процветающие сообщества. Интригующе, как эта система поддерживает себя в таком месте». Чтобы лучше понять этот неожиданный успех, команда развернула донный лендер, оснащенный датчиками и подводной камерой, специально разработанной для экстремальной среды инженерами и техниками NIOZ. Местоположение: огромная подводная гора в Норвежском море, являющаяся частью Срединно-Атлантического хребта, известная как банка Шульца. Год спустя они его подняли. То, что они увидели и измерили, был мир, где губки выживали при температурах ниже нуля градусов Цельсия и выдерживали потенциальное лишение пищи, высокие скорости течений и 200-метровые подводные волны.
Мьенис заявляет: «Мы до сих пор не понимаем, почему они растут там, где растут, но мы хорошо начали лучше понимать. Очевидно, эта подводная гора и гидродинамические условия создают благоприятную систему для губок». Ключевое открытие локализовало поле губок на границе раздела двух водных масс, где сильные внутренние приливные волны могут широко распространяться и взаимодействовать с донным ландшафтом. Данные с датчиков показали, что поток воды на вершине горы взаимодействует с самой горой, создавая турбулентные условия с временно высокими скоростями течения до 0,7 метра в секунду, что можно считать «штормовыми» условиями в глубоком море.
В то же время движения воды вокруг горы снабжают поле губок пищей и питательными веществами из водных слоев выше и ниже. Команда измерила количество пищи, опускающейся с поверхности к полям губок, и обнаружила, что в этом вертикальном направлении свежая пища доставлялась только один раз во время крупного события летом, когда цвел фитопланктон. Ханц: «Этого недостаточно, чтобы поддерживать поля губок, поэтому мы ожидаем, что дополнительно бактерии и растворенное вещество спасают губок и связанную с ними фауну от голода».
Экстремальная среда
Долгосрочные записи показывают, что губки на банке Шульца процветают при температурах около нуля градусов Цельсия. Это как минимум на 4 °C ниже, чем у каменистых холодноводных кораллов, которые также встречаются в глубоком море. Ханц объясняет: «Поразительно, что они живы при температурах ноль градусов или даже меньше. Это довольно экстремально даже для глубокого моря». В этой среде, лишенной пищи, холод может фактически играть роль в выживании губки, снижая ее метаболизм. И холод — не единственная экстремальность, с которой они сталкиваются. Видеозаписи событий с самой высокой скоростью течения зимой показывают, что эти «штормы» еще больше подталкивают губки к их пределу. Ханц: «Скорости, которые мы наблюдали, могут быть близки к максимуму, который они могут выдержать. При самой высокой скорости мы видели, как некоторые губки, а также актинии отрывались от морского дна».
И самое замечательное после просмотра сотен часов видеозаписей? Ханц говорит: «Изображение, с которого я начала, было почти таким же, как изображение в конце. Прошел год, и все выглядело почти так же. Там просто так холодно, что никаких безумных вещей не происходит. Риф все еще очень нетронутый». Однако Ханц и Мьенис подчеркивают, что это очень уязвимая экосистема. Ханц: «Губкам может быть до двухсот лет, и если они повреждены, им требуются века, чтобы восстановиться». И существуют потенциальные угрозы. Ханц: «Рыболовство, кажется, является самой большой, но есть также будущая возможность глубоководной добычи полезных ископаемых и изменения температуры и турбулентности, вызванные изменением климата». Мьенис: «Это хрупкое равновесие, состоящее из множества крошечных компонентов. Уберите один из них, и вся система может рухнуть». Их исследование способствует созданию первой исходной базы, которая может стать важной для будущей защиты. Мьенис: «Теперь мы определили первые естественные диапазоны и собрали немного информации о том, как эти богатые поля губок могут процветать».