Хелен Скейлс – Сверкающая бездна. Какие тайны скрывает океан и что угрожает его глубоководным обитателям (страница 16)

Какими бы впечатляющими они ни были, гидротермальные источники кажутся местами, которых животные должны избегать. Когда морская вода проходит через земную кору, она не только становится невыносимо горячей, но и теряет растворенный кислород, что делает получившиеся смеси очень кислыми, с pH обычно от 2 до 3 (примерно как кислотность лимонного или желудочного сока, тогда как морская вода обычно слегка щелочная, с pH около 8). В гидротермальных смесях также содержатся и токсичные вещества, такие как метан и сероводород. Вкупе с экстремальным давлением и вечным мраком это вызывает в воображении картину удушающего, насыщенного серой чистилища. Однако, как убедился Джек Корлисс и многие другие ученые, в гидротермальных источниках бурлит жизнь.

При наблюдении через иллюминаторы или камеры спускаемого аппарата кажется, что некоторые гидротермальные источники находятся в окружении каких-то белых зерен. Но, приблизившись, вы заметите, что эти «зерна» движутся и подергиваются. Каждое из них – это креветка с туловищем размером с большой палец и с веерообразным хвостом, похожая на маленького омара. Зачерпните галлон[41] морской воды рядом с таким жерлом – и в нем окажется около одиннадцати тысяч креветок.

Другие жерла облеплены улитками с блестящими черными раковинами из железа (это единственное известное животное, тело которого покрыто железом!) и торчащей, совсем не улиточной лапкой, покрытой перекрывающими друг друга чешуйками. Цепляясь друг за друга (не исключено, что так они спариваются с каждой следующей улиткой в очереди), улитки образуют длинные цепочки, которые свисают, словно живой сталактит.

А иные места на жерле напоминают сгорбленную фигуру гигантского дремлющего морского чудища с длинным пышным мехом. На самом деле это не мех, а «заросли» червей, живущих внутри белых трубочек. Их розовые кончики торчат наружу, как кисти художника.

Продолжая наблюдение, вы можете заметить пары блестящих червей, дерущихся друг с другом. Каждый из них размером с мышонка. Их спины украшены двумя продольными переливающимися рядами пластинок, похожих на крупные синие пайетки, а снизу торчат щетинки золотистого меха[42]. Причина конфликта этих блестящих чешуйчатых червей неизвестна. Некоторое время они сердито подпрыгивают на месте, прежде чем начать рвать противника на части, нанося удары своим длинным хоботком. Как в разных горных ареалах на суше вы можете ожидать встречи с местными обитателями животного мира – пумами либо горными гориллами, снежными барсами либо альпаками, так же существуют и региональные различия видов, встречающихся на срединно-океанических хребтах, в местах с гидротермальными источниками. В жерлах северо-восточной части Тихого океана преобладают тонкие трубчатые черви рода риджия (Ridgeia), в жерлах его западной части – ракообразные, моллюски и мохнатые улитки, а на Срединно-Атлантическом хребте – мидии и креветки.

В общей сложности было каталогизировано более семисот видов, обитающих в окрестностях гидротермальных источников, включая рыб, осьминогов, крабов, червей, морских звезд и актиний. Примерно восемь из каждых десяти этих существ – эндемики, то есть они обитают только в своем ареале. Часто обнаруживаются ранее неизвестные виды, в том числе загадочные новые формы жизни. В 2015 году в районе гидротермального источника бассейна Пескадеро в Калифорнийском заливе ученые нашли загадочное животное, похожее на фиолетовый носок. «Представьте, что вы сняли носок и бросили его на пол, – говорит эксперт по червям BBC News Грег Раус. – Вот так они и выглядят». Обнаруженное шестьдесят лет назад, но ни разу не увиденное живым существо ставило экспертов в тупик. Ученые задавались вопросом: что это за тварь? Генетические тесты показали, что это может быть моллюск, но на самом деле следы ДНК были получены от моллюсков, которыми питались загадочные «носки», хотя как именно – еще одна загадка, ведь у фиолетового «носка» нет ни кишечника, ни зубов, это просто полый мешок. Анализы образца 2015 года подтвердили, что эти животные принадлежат к собственной, очень ранней ветви древа жизни. Раус и его коллеги назвали ее ксенотурбеллой (noturbella)[43].

По количеству существ, обитающих около гидротермальных источников, эти глубоководные участки могут соперничать с тропическими коралловыми рифами такой же площади. И хотя на глубинах нет такой разнообразной фауны, некоторые виды представлены там в изобилии. Как и на коралловом рифе, животных вокруг гидротермального жерла может собираться так много, что они занимают каждый дюйм пространства, иногда наслаиваясь друг на друга. И все же видео- и фотоматериалы, где каждый кадр кишит жизнью, несколько обманчивы. Исследуя глубины, всегда важно знать, что находится позади вас. Оглянитесь вокруг – и вы увидите, что всего в нескольких метрах от вас гидротермальные экосистемы резко сходят на нет. Некоторые жерла окружены зонами диффузных полей, где более холодные жидкости пузырятся, пробиваясь сквозь кучи донных отложений и обломков. В этих местах температура составляет уже десятки, а не сотни градусов, и животные научились использовать это мягкое тепло, столь редкое в холодных глубинах. Недалеко от Галапагосских островов ученые обнаружили большую кладку яиц рядом с гидротермальным источником. Предполагается, что они принадлежат глубоководным скатам – сплющенным родственникам акул, которые используют теплую воду в качестве инкубатора, чтобы ускорить процесс созревания своих эмбрионов.

Открытие гидротермальных источников и изучение их обитателей в конце 1970-х и в 80-х годах позволило открыть одну из величайших тайн морских глубин – хемосинтез, темную альтернативу фотосинтезу.

Считалось, что жизнь на Земле полностью зависит от солнца. Единственным известным источником энергии для биологических систем было излучение ближайшей к Земле звезды. Ее энергия приводит в действие механизм фотосинтеза растений, водорослей и некоторых бактерий, производящий пищу, от которой зависит все живое. И вдруг ученые обнаружили экосистему, которая прекрасно обходится без солнца, потому что питается не солнечным светом, а химическими веществами!

Хемосинтез осуществляется различными видами микробов, которые выживают в присутствии метана и сероводорода, выходящих из гидротермальных жерл. Окисляя эти соединения, микробы выделяют энергию, часть которой они используют для роста и деления, а часть – для преобразования углекислого газа в сахара. Растения совершают подобную работу, используя солнечный свет, а хемосинтезирующие микробы делают это в темноте. Все, что им нужно от мира, освещенного солнцем, – это выделяемый водорослями и растениями кислород, который растворяется в океане и разносится холодными глубоководными течениями.

Густонаселенные гидротермальные экосистемы основаны на пище, обеспечиваемой хемосинтезом. Креветки и крабы собирают и поедают скопления микробов на поверхностях гидротермальных образований, тогда как другие животные не утруждают себя поиском бактерий, вместо этого они приглашают их жить внутри своих тел.

Гигантский трубчатый червь рифтия (Riftia pachyptila)[44], которого Джэк Корлисс увидел в иллюминатор «Элвина», первым открыл истину о хемосинтезе. Идея об альтернативном пути получения энергии была выдвинута во второй половине XIX века русским микробиологом Сергеем Виноградским и немецким химиком и ботаником Вильгельмом Пфеффером, но тогда никто еще не находил организмов, способных к хемосинтезу. Вскоре после открытия гидротермальных источников в 1977 году Коллин Кавано, аспирантка первого курса Гарвардского университета, посетила лекцию о трубчатом черве без рта и пищеварительного тракта. Услышав, что у червя есть губчатый орган – трофосома, занимающий половину его тела длиной около 2,7 метра и заполненный кристаллами серы, она рассмотрела образец под микроскопом и обнаружила, что он заполнен бактериями, окисляющими серу. В чайной ложке исследуемой ткани их оказалось сто миллиардов! Перья, торчащие из трубки червя, оказались жабрами, наполненными красной кровью и поглощающими из морской воды все, что необходимо бактериям: углекислый газ, кислород и сероводород. Все эти вещества доставляются по кровотоку в трофосому, где бактерии осуществляют хемосинтез, питая червя изнутри. Таким образом и червь, и бактерии находятся в беспроигрышной ситуации – в симбиотической связи, от которой выигрывают оба.

Последующие открытия гидротермальных животных показали, что они развили различные способы ухода за личными колониями бактерий. У чешуйчатоногой улитки – брюхоногого с блестящей железной раковиной и конечностью, – покрытой сотнями чешуек, в глотке развился мешочек для микробов, и остальная часть тела приспособилась к их содержанию. Относительно большое сердце улитки занимает четыре процента от объема ее тела (при таких пропорциях сердце человека было бы размером с голову)[45]. Сердце улитки перекачивает огромное количество крови через гигантские жабры, поглощающие кислород и сульфиды из гидротермальных жидкостей, тем самым обеспечивая потребности бактерий, от которых зависит жизнь моллюска.

Но как эти улитки умудряются выжить на такой химической и микробной диете? Подсказка содержится в уникальной железной раковине и покрытой чешуйками конечности. Когда в 2000 году люди впервые увидели этих улиток, они резонно предположили, что металлический экзоскелет развился как некая форма защиты от внешней опасности, так как жесткая чешуя не позволяет обитающим у гидротермальных источников хищникам поглощать мягкую плоть под ней. Но на самом деле все наоборот: моллюски защищаются от внутренней угрозы, поскольку хемосинтезирующие бактерии, обеспечивая их пищей, в процессе своей жизнедеятельности выделяют токсичную для улиток серу. Внимательное изучение чешуек показало, что они состоят из тысяч наноскопических трубок, которые действуют, словно крошечные выхлопные трубы, выводящие сернистые токсины из тела улитки. Когда сера достигает чешуйчатого покрытия, она вступает в реакцию с железом в воде и образует наночастицы сульфида железа (некоторые из них в виде пирита, известного как «золото дураков»), благодаря которым чешуйки становятся черными и блестящими[46]. Таким образом эти улитки в сияющих доспехах выработали противоядие, чтобы защищаться от токсичных веществ, поступающих изнутри.