Глубины океана часто кажутся нам, жителям суши, совершенно чуждым и загадочным миром. Недавно команда морских биологов совершила погружение на дно пятого по глубине Курило-Камчатского жёлоба, преодолев толщу воды в 9500 метров. Там учёные обнаружили удивительно богатые сообщества организмов, существующих благодаря хемосинтезу. Тысячи километров морского дна покрыты беспозвоночными, которые питаются продуктами жизнедеятельности бактерий, окисляющих метан.

Жизнь на пределе

Существовать на таких глубинах сложно не только из-за огромного давления, к которому некоторые организмы научились приспосабливаться. Главная проблема — дефицит пищи: на дно попадает лишь небольшое количество органики, в основном это останки рыб и китов, обитающих выше. Чем глубже, тем меньше шансов получить что-то съедобное.

Такой порядок характерен для обычной, или фоновой, жизни — гетеротрофных организмов, питающихся органикой фотосинтетического происхождения. Однако на глубинах почти 10 километров, куда не проникает солнечный свет, встречаются организмы, получающие энергию альтернативным способом — за счёт органических веществ, созданных на основе хемосинтеза. Некоторые бактерии и археи способны самостоятельно синтезировать такие вещества, используя энергию химических соединений без участия солнечного света.

Метановые источники и уникальные экосистемы

Одним из ключевых источников энергии для глубоководных экосистем является метан. До недавнего времени максимальная глубина выхода метана на поверхность морского дна составляла 7400 метров (в Японском жёлобе). Теперь метановые выходы обнаружены и на дне Курило-Камчатского и Алеутского жёлобов. Курило-Камчатский жёлоб, достигающий глубины 9717 метров, входит в пятёрку самых глубоких в мире. Именно сюда летом 2024 года отправилась международная команда морских биологов.

В ходе экспедиции с помощью китайского пилотируемого глубоководного аппарата «Фэньдоучжэ» исследователи совершили 31 погружение в разных точках жёлоба. На глубине 9533 метра специалисты обнаружили обширное поле трубчатых червей, напоминающее ворсистый ковёр, на котором обитали полихеты, моллюски и рачки-бокоплавы. Оказалось, что эта экосистема существует за счёт хемосинтеза и является самой глубокой в мире. Описание открытия опубликовано в журнале Nature.

Исследования и открытия

Биологи зафиксировали увиденное на видео, взяли пробы грунта, воды и живых организмов. Ранее подобные материалы удавалось добывать лишь вслепую с помощью тралов, но теперь учёные смогли наблюдать всё своими глазами. Такие сообщества обычно образуют скопления диаметром в десятки или сотни метров.

«После этого открытия мы знали, где искать сообщества метановых выходов, и в каждом последующем погружении оценивали их наличие и протяжённость. Однажды аппарат прошёл у дна два километра, а донные сообщества не заканчивались. Колоссальный масштаб полей в таких условиях. Затем мы собрали картину всех погружений экспедиции, и с юга на север протяжённость района с метановыми выходами составила 2500 километров. Это важнейшее открытие, оно существенно меняет представление о запасах метана на морском дне», — рассказал доктор биологических наук, руководитель Лаборатории донной фауны океана Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН, соавтор исследования Андрей Гебрук.

Как устроена жизнь на глубине

Парадоксально, но найденные беспозвоночные питаются не самим метаном, а сероводородом, который производят симбиотические бактерии, живущие в тканях трубчатых червей погонофор. Эти бактерии в бескислородных условиях окисляют метан, выходящий на поверхность дна, — именно так происходит хемосинтез. Метановые выходы можно обнаружить только по скоплениям трубчатых червей.

Метан на таких глубинах образуется в результате захоронения органики на протяжении миллионов лет. Останки животных, органическая взвесь и детрит оседают на дно жёлоба, сверху их покрывает новый слой. Бактерии разлагают накопленный осадок и производят метан, который под высоким давлением находится в виде кристаллов — газогидратов. Поскольку жёлоба часто являются зонами субдукции, погружающаяся плита уносит кристаллический метан в недра, где при сжатии газогидраты разрушаются, и газ просачивается на поверхность.

«Эта фауна примечательна тем, что на таких глубинах мало кто способен жить. И если какие-то виды к этому приспособились, то, вероятно, их можно встретить на аналогичных глубинах в других жёлобах Мирового океана», — отметил Андрей Гебрук.