В подземных реках и затопленных пещерах мексиканского полуострова Юкатан, где предания майя описывали фантастический подземный мир, ученые нашли загадочный мир сам по себе. Здесь метан и питающиеся им бактерии образуют основу экосистемы, похожей на ту, которая была обнаружена в холодных просачиваниях глубокого океана и некоторых озерах, согласно недавнему исследованию Техасского университета A&M в Галвестоне, Геологической службы США и Геологической службы США. команда сотрудников из Мексики, Нидерландов, Швейцарии и др. С. учреждения.
Исследование, проведенное учеными, обученными пещерному дайвингу в дополнение к другим своим знаниям, является самым подробным экологическим исследованием прибрежной пещерной экосистемы, которая всегда находится под водой. На самом деле ученым пришлось использовать методы, которые ранее применялись в глубоководных аппаратах для исследования окружающей среды.
«Возможность работать с международной командой экспертов стала для меня замечательным опытом», - сказал Дэвид Бранковиц, ведущий автор статьи, проводивший исследование во время защиты докторской диссертации. учится в ТАМУГ. «Обнаружение того, что метан и другие формы растворенного в основном невидимого органического вещества являются основой пищевой сети в этих пещерах, объясняет, почему адаптированные к пещере животные могут процветать в толще воды в среде обитания без видимых признаков пищи».
Исследование проводилось в сети пещер Окс-Бель-Ха на северо-востоке Юкатана, которая описывается как подземный эстуарий, потому что затопленные пещерные проходы содержат отдельные водные слои, состоящие из пресной воды, питаемой дождями, и соленой воды из прибрежного океана.. Этот комплекс подземных эстуариев занимает площадь, примерно равную размеру Галвестонского залива, седьмого по величине надводного эстуария в Соединенных Штатах.
Пресноводная часть пещер и воронки, которые используются для доступа к пещерам и называются в местном масштабе сенотами, являются важными источниками пресной воды для сообществ по всему Юкатану. Метан в пещерах естественным образом образуется под землей джунглей и мигрирует вниз, глубже в воду и пещеры. Обычно весь метан, образующийся в почвах, мигрирует вверх, в атмосферу.
Это готовит почву для бактерий и других микробов, которые составляют основу экосистемы пещеры. Микробы питаются как метаном в воде, так и другими растворенными органическими веществами, которые пресная вода принесла с собой с поверхности. Затем микробы подпитывают пищевую сеть, в которой преобладают ракообразные, в том числе адаптированные к пещере виды креветок, которые получают около 21 процента своего питания за счет метана.
«Процессы, которые мы исследуем в этих стратифицированных системах подземных вод, аналогичны тому, что происходит в мировом океане, особенно в зонах минимума кислорода, где деоксигенация вызывает растущую озабоченность», - говорит Джон Полман, соавтор исследования и биогеохимик Геологической службы США, чья работа начала 90-х послужила мотивом для исследования. «Хотя доступ к этим системам требует специальной подготовки и строгого соблюдения протоколов безопасности пещерного дайвинга, по сравнению со сложностью океанографической экспедиции, полевые программы, которые мы организуем, просты и экономичны».
Одним удивительным открытием было то, насколько важным растворенный органический материал, такой как метан, был для пищевой сети пещер. Предыдущие исследования предполагали, что большая часть органического материала, которым питаются микробы пещер, поступает из растительности и другого детрита в тропическом лесу, который смывается в пещеры из сенотов..
Однако в глубине пещер, где проводилось исследование, очень мало этого поверхностного мусора, поэтому микробы зависят от метана и других растворенных органических веществ, просачивающихся вниз через потолок пещер.
Том Илифф, профессор кафедры морской биологии в TAMUG, изучающий биоразнообразие, эволюцию и сохранение морских пещерных животных в течение почти 40 лет, отмечает: «Обеспечение модели основной функции этого глобально- распределенная экосистема является важным вкладом в экологию прибрежных подземных вод и устанавливает основу для оценки того, как повышение уровня моря, развитие туризма на побережье и другие факторы стресса повлияют на жизнеспособность этих лишенных света и бедных пищей систем».