Непосредственно за пределами того, куда могут отправиться обычные аквалангисты, находится область океана, которая до сих пор в значительной степени не исследована. В водах такой глубины - от 100 до 500 футов ниже поверхности - свет практически не пробивается.
Исследователи должны полагаться на подводные плавсредства или сложное оборудование для дайвинга, чтобы иметь возможность изучать жизнь океана на этих глубинах, известных как мезофотическая зона. Эти глубокие области охватывают Мировой океан и являются домом для обширных сообществ коралловых рифов, хотя о них мало что известно, потому что туда очень трудно добраться.
Совместная исследовательская группа из Вашингтонского университета, Колледжа Чарльстона, Калифорнийского университета в Беркли, Гавайского университета и других учреждений исследовала крупнейший известный коралловый риф в мезофотической зоне, расположенный на Гавайском архипелаге, с помощью серия подводных погружений. Там они задокументировали жизнь вдоль кораллового рифа, обнаружив удивительное количество кораллов, живущих в районах, где уровень освещенности составляет менее 1% от света, доступного на поверхности.
Их выводы были опубликованы 8 апреля в журнале Limnology and Oceanography.
«Поскольку мезофотные кораллы живут почти на пределе возможного, понимание их физиологии даст нам ключ к разгадке экстраординарных стратегий, которые кораллы используют для адаптации к условиям низкой освещенности», - говорит ведущий автор исследования Жаклин Падилья-Гаминьо. доцент Школы водных и рыбных наук UW.
Знание того, как функционируют эти глубокие коралловые рифы, важно, потому что они являются очагами биоразнообразия и домом для многих видов, обитающих только в этих местах, объяснил Падилья-Гаминьо. Кроме того, почти половина всех кораллов в океане погибла за последние 30 лет, в основном из-за теплых температур воды, которые подвергают их тела стрессу, заставляя их обесцвечиваться и в конечном итоге умирать. Это было задокументировано в основном на более мелких рифах, где проводилось больше исследований. Ученые говорят, что больше информации о более глубоких рифах в мезофотической зоне имеет решающее значение для сохранения этой среды обитания.
«Мезофотические рифы на Гавайях ошеломляют своими огромными размерами и изобилием», - говорит соавтор исследования Хизер Сполдинг из Чарльстонского колледжа. «Хотя мезофотическую среду не так легко увидеть, она по-прежнему потенциально подвержена влиянию подводных разработок, таких как прокладка кабелей и якорь, и нуждается в защите для будущих поколений. Мы находимся на вершине айсберга с точки зрения понимания того, что делает эти поразительные рифы отметьте."
Падилья-Гаминьо был на борту во время двух из восьми подводных погружений команды у побережья Мауи, которые проводились с 2000 по 2011 год. Каждое погружение было мучительным приключением: исследователи проводили до восьми часов в тесных помещениях подводного аппарата, который выбрасывали из задней части большой лодки, а затем отключали, как только батискаф достигал воды.
Однажды в мезофотической зоне они собрали образцы с помощью робота-манипулятора и сняли видео и фотографии жизни, которые редко видели люди.
"Это действительно невероятное место", - сказал Падилья-Гаминьо. «Что удивительно, так это то, что теоретически этих кораллов не должно быть там, потому что там так мало света. Теперь мы, наконец, понимаем, как они функционируют, чтобы жить там».
Собирая образцы кораллов и анализируя их физиологию, исследователи обнаружили, что разные кораллы в мезофотической зоне используют разные стратегии, чтобы справиться с низким количеством света. Например, некоторые виды кораллов меняют количество пигментов на большей глубине, в то время как другие виды меняют тип и размер симбионтов, представляющих собой микроскопические водоросли, живущие внутри ткани кораллов, пояснил Падилья-Гаминьо. Эти изменения позволяют кораллам получать и максимизировать количество света, доступного для фотосинтеза и получения энергии.
Кроме того, кораллы на более глубоких глубинах, вероятно, поедают другие организмы, такие как зоопланктон, чтобы увеличить потребление энергии и выжить при очень низком уровне освещенности. Вероятно, они делают это путем фильтрования, сказал Падилья-Гаминьо, но необходимы дополнительные исследования, чтобы знать наверняка.
Исследователи надеются собрать больше живых образцов кораллов из мезофотической зоны, чтобы иметь возможность изучить в лаборатории, как функционируют симбионты и кораллы, внутри которых они живут.
«Чем больше мы сможем это изучить, тем больше информации о том, как устроена жизнь, мы получим. Это замечательная система с огромным потенциалом для открытий», - сказал Падилья-Гаминьо. «Наши исследования закладывают основу для изучения физиологической гибкости, выявления новых механизмов получения света и оспаривания существующих парадигм ограничений фотосинтезирующих организмов, таких как кораллы, живущие в более глубоких водах."
Другие соавторы: Селия Смит из Гавайского университета в Миноа; Мелисса Рот из Калифорнийского университета в Беркли; Лиза Родригес из Университета Вилланова; Кристина Брэдли из Университета Солсбери; и Роберт Бидигэр и Рут Гейтс из Гавайского института морской биологии.
Исследование финансировалось Национальным управлением океанических и атмосферных исследований и Национальным научным фондом.