Как фораминиферы путешествуют на "такси" из морской травы из прибрежья на глубины Красного моря
Фораминиферы — одноклеточные морские организмы с известковой раковиной. Они не только служат свидетельствами прошлых местообитаний, но и играют важную роль в формировании осадков.
Вдоль тропических и субтропических побережий крупные бентосные фораминиферы живут на морском дне в освещённых мелководных местообитаниях, часто прикрепляясь к обломкам кораллов или растительным субстратам. В океане они могут преодолевать большие расстояния, прикрепившись к морской траве или водорослям и дрейфуя по поверхности моря. Это путешествие автостопом — технически известное как «рафтинг» (rafting) — редко документировалось наукой.
Во время экспедиции исследовательского судна METEOR в Красном море международная команда, в которую входила морской учёный Марлин Штур из Центра тропических морских исследований им. Лейбница (ZMT), сделала открытие, подтверждающее транспорт путём рафтинга для этого региона.
В подводном рассольном бассейне (brine pool) на глубине более 600 метров на дне Красного моря учёные обнаружили хорошо сохранившуюся морскую траву с прикреплёнными фораминиферами родов Amphistegina, Sorites и Amphisorus. Эти виды обычно не встречаются глубже 100 метров. Фораминиферы были транспортированы на эту глубину, «путешествуя автостопом» на морской траве. Открытие недавно описано в Scientific Reports. Оно показывает, как даже самые мелкие бентосные морские виды могут преодолевать большие расстояния.
Осенью 2023 года RV METEOR отправился в четырёхнедельную экспедицию (M193) в Красное море, чтобы получить новые данные о формировании и отложении карбонатов в глубинах у побережья Саудовской Аравии. Учёные ZMT Штур и Хильдегард Вестфаль были на борту вместе с исследователями из Гамбургского университета, Университета науки и технологий им. короля Абдаллы (KAUST), ISMAR-CNR в Болонье и командой по управлению дистанционно управляемым аппаратом (ROV) из MARUM — Центра морских исследований окружающей среды Бременского университета.
Во время рейса учёные собрали обширную коллекцию образцов осадков и начали их анализ на борту. В образцах с глубин от 400 до 1000 метров они неоднократно обнаруживали остатки крупных бентосных фораминифер, которые обычно процветают в тропических и субтропических мелководных районах на глубине до ~30 метров.
«Мы регулярно находили отдельные известковые раковины фораминифер в наших образцах осадков из этих глубоководных зон, расположенных в 25–50 км от мелководных местообитаний, где эти виды фораминифер фактически обитают», — объясняет Штур, старший научный сотрудник ZMT и первый автор публикации.
«Мы задались вопросом, как эти фораминиферы могли преодолеть такие большие расстояния, и пришли к идее, что они, вероятно, были транспортированы, прикрепившись к морской траве или макроскопическим водорослям, которые всплыли на поверхность моря, — механизм, известный как "рафтинг"», — добавляет Хильдегард Вестфаль, руководитель рабочей группы геоэкологии и карбонатной седиментологии в ZMT и сокоординатор экспедиции.
Удивительная находка в конце пути METEOR подтверждает гипотезу
Однако у учёных не было конкретных доказательств этой гипотезы, пока они почти случайно не сделали поразительную находку.
Незадолго до окончания экспедиции RV METEOR направился к малоизвестному подводному рассольному бассейну в Красном море. «По пути в порт Джидда мы сделали последнюю остановку у прибрежного города Умлюдж, чтобы взять пробы из глубоководного рассольного бассейна там», — вспоминает руководитель экспедиции Томас Людманн, геолог из Гамбургского университета.
Когда образцы осадков с этого места прибыли на палубу, сильный запах уже дал команде решающие подсказки. Описывая образцы, Штур говорит: «Вода и осадок из этого подводного рассольного бассейна пахли серой чрезвычайно сильно. И то, и другое было очень солёным и лишённым кислорода. В результате биологические процессы, которые обычно приводят к разложению органического материала, были крайне замедлены».
Исследователи ожидали получить новые данные о карбонатной седиментации в рассольном бассейне Умлюджа из этого образца, содержащего уникальную запись истории осадконакопления.
Их ждал сюрприз, когда просеивание мелкого осадка выявило очень хорошо сохранившиеся листья и корни морской травы, а также остатки макроскопических водорослей с прикреплёнными к ним крупными бентосными фораминиферами (например, Sorites spp.). Уникальность и необычность этого открытия заключалась в том, что эти фораминиферы, как и в предыдущих образцах, обычно встречаются только на мелководье, обычно до глубины 30 метров.
Штур вспоминает предыдущий исследовательский опыт в северной части Красного моря, когда на мелководье она часто наблюдала фораминифер, прикреплённых к морской траве. «Это были точно такие же виды, которые мы случайно обнаружили в наших образцах осадков из рассольного бассейна Умлюдж. Таким образом, мы смогли подтвердить нашу теорию о том, что фораминиферы были транспортированы на глубину, пассивно дрейфуя и "путешествуя автостопом" на морской траве».
«Наше открытие показывает, что морские организмы могут дрейфовать путём "макрофитного рафтинга", то есть прикрепляясь к морской траве и водорослям. Это означает, что они потенциально могут достигать новых местообитаний или, как в нашем случае, дрейфовать из мелководных зон в глубокое море, где они откладываются в глубоководных осадках как экологически чужеродное тело», — объясняет Хильдегард Вестфаль.
Некоторые из фораминифер, найденных исследователями ZMT в Красном море (например, Amphistegina lobifera), в последние годы распространяются по Средиземному морю как инвазивные виды. Наряду с этими фораминиферами, там также всё чаще встречается инвазивный вид тропической морской травы Halophila stipulacea.
«Тот факт, что обе группы — морская трава и фораминиферы — переместились из Красного моря в Средиземное и быстро распространяются, позволяет предположить, что механизмы "рафтинга" играют роль в перемещении мелководных организмов и могут способствовать совместному расселению инвазивных видов», — заключает Штур.