Ако бихте ударили морското дъно и продължите да пътувате надолу, бихте се сблъскали с екосистема за разлика от която и да е друга на земята. Под няколкостотин метра седимент на морското дъно се намира земната кора: дебели слоеве лава скала, течаща с пукнатини, които покриват около 70% от повърхността на планетата. Морската вода протича през пукнатините и тази система от скални реки е огромна: това е най-големият водоносен хоризонт на земята, съдържащ 4% от общия обем на океана, казва Марк Левър, еколог, който изучава анаеробни (без кислород) въглеродни колоездене в Орхус Университет в Дания.
Подкожното кори може да бъде и най-голямата екосистема на земята, според ново проучване на Lever, публикувано този месец в Science . За седем години той инкубира 3, 5-годишна базалтова скала, събрана от 565 метра под океанското дъно - дълбочината на почти две подредени Айфелови кули - и намери живи микроби. Тези микроби живеят далеч от процъфтяващите бактериални общности по средата на океанските хребети и оцеляват, като бавно разпръскват сяра и други минерали в енергия.
Но колко голяма е тази химически подхранвана екосистема, която оцелява изцяло без кислород? Ако резултатите от неговата проба, събрана от под морското дъно край бреговете на щата Вашингтон, са подобни на тези, открити по цялата планета, тогава различни микробни общности биха могли да оцелеят в цялата океанска кора, покривайки две трети от земната повърхност и потенциално отиващи мили дълбоко.
Подморската кора има много пространство и богати на енергия минерали - приветлив потенциален хабитат за голяма микробна общност - „но нямаме представа как изглежда екосистемата“, казва Джули Хубер, микробен океанограф от Морската биологична лаборатория в Woods Hole, Масачузетс. „Доказателствата на Марк сочат, че е много различен свят.“
Микробите, които получават енергията си от минерали, а не от слънчевата светлина, далеч не са рядкост. Най-добре познатите от тези така наречени хемоавтотрофни или хемосинтетични бактерии са тези, открити при хидротермални отвори в дълбокото море. Някои от тези бактерии живеят симбиотично с гигантски тръби, миди и миди, осигурявайки химически произведена енергия на тези по-големи организми, докато „дишат“ богатата на сяра вода, изригваща се от отдушника - не за разлика от това как растенията превръщат слънчевата светлина в енергия на повърхността. Хемосинтетичните микроби също се намират в гниещата и бедна на кислород каца на солени блата, мангрови гори и легла с морска трева - „където и да е имаш воняща черна кал, можеш да имаш химиоавтотрофия“, казва Чък Фишър, биолог на дълбоко море в Пенсилвания Държавен университет в колежа парк.
Но това, което прави микробите на подморския етаж на Левър, са различни, че те изобщо не използват кислород. Симбиотичните бактерии при хидротермалните отвори често се описват като "живот без слънчева светлина", но те все още разчитат косвено на слънчевата светлина, като използват кислород, произведен от слънцето, в химическата реакция за генериране на енергия. Хемосинтетичните микроби в солените блата се хранят с разлагащи се растения и животни, които получават енергията си от слънчевата светлина. Дори дълбочинният утайка се натрупва от асортимент от мъртви животни, растения, микроби и фекални пелети, който разчита на светлинна енергия.
От друга страна, микробите на океанската кора разчитат изцяло на несъдържащи кислород молекули, получени от скалата и напълно отстранени от фотосинтезата, като сулфат, въглероден диоксид и водород. „В този смисъл това е паралелна вселена, тъй като работи на различен тип енергия“, казва Левър. Тези молекули осигуряват много по-малко енергия от кислорода, създавайки един вид микробно движение на бавна храна. Така че вместо да се разделя и да расте бързо като много бактерии на базата на кислород, Фишър подозира, че микробите в земната кора могат да се разделят веднъж на сто или хиляди години.
Хидротермален отдушник, покрит с тръбни червеи, извежда черен серен дим по хребета Хуан де Фука. Микробите на океанската кора са били събрани на стотици метра под морското дъно под същия този гребен. (Снимка чрез Вашингтонския университет; NOAA / OAR / OER) Но това, че са бавни, не означава, че са необичайни. „Има много данни, че под повърхността има голяма, много продуктивна биосфера“, казва Фишър.
Освен това размерите на микробиалната популация в различни области на кора могат да варират значително, отбелязва Хубер. Чрез изследванията си върху течността, открита между пукнатините в кората, тя казва, че в някои райони течността съдържа приблизително същия брой микроби, както стандартната дълбоководна вода, събрана на океански дълбочини от 4000 метра (2, 5 мили): около 10 000 микроби клетки на милилитър. В други региони, като например в хребета Хуан де Фука в Тихия океан, където Левър намери микробите си, има по-малко клетки, около 8000 микроба на милилитър. А в други региони, като например в неоксигенирана течност дълбоко в хидротермални отвори, може да има около 10 пъти повече.
Не само броят на микробите варира в зависимост от местоположението - възможно е различни видове микроби да бъдат открити в различни видове кора. „Различните видове скали и различните видове химия трябва да доведат до различни видове микроби“, казва Андреас Теске, еколог на микробните дълбочини в Университета на Северна Каролина в Чапъл Хил и съавтор на хартията на Левър. Ридът Хуан де Фука е сравнително гореща зона, обсипана с нова скала, която има тенденция да бъде изградена от по-реактивни минерали и по този начин да може да осигури повече енергия. Други части на кора са по-стари, съставени от различни минерали и по-хладни. А в някои региони кислородната вода достига до пукнатините.
Именно тази инфилтрираща се морска вода пази тази подсистема от съществуващата в напълно отделна равнина от нашата кислородна вода. „Кората играе съществена роля за повлияване на химичния състав на океана и атмосферата, като в крайна сметка влияе върху цикли на земята“, казва Левър . Някои от съединенията, създадени от микроби от океанската кора от скалата, са водоразтворими и в крайна сметка ще влязат в океана. Сярата например присъства в магмата - но след като микробите я използват за енергия, тя се превръща в сулфат. След това се разтваря и става важно хранително вещество в хранителната верига на океана.
Откриването на Левър за микробна общност в кора може да катализира научната общност да отговори на тези въпроси. Например, какви видове микроби се намират къде , взаимодействат ли чрез взаимосвързани пукнатини в скалата и каква роля играят в колоезденето на минерали и хранителни вещества? В някои отношения това е много основна проучвателна работа. „Много от това, което правим на морското дъно, е подобно на това, което правим на Марс в момента“, казва Хубер. „Контролът на Curiosity е много подобен на управлението на ROV под океана.“
Научете повече за дълбоководното море от портала на океана на Smithsonian.
