В статье, только что опубликованной в Proceedings of the Royal Society B, описываются два удивительно разных поля гидротермальных источников, обнаруженных в южной части Калифорнийского залива. Несмотря на то, что эти жерла расположены относительно близко друг к другу, в них обитают очень разные сообщества животных. Это открытие противоречит распространенному научному предположению о том, что соседние жерла будут иметь сходные сообщества животных. Вместо этого новая статья предполагает, что местная геология и химический состав жерловых флюидов являются важными факторами, влияющими на жерловые сообщества.
В 2012 году ученые из Научно-исследовательского института аквариумов залива Монтерей (MBARI) с помощью подводных роботов обнаружили новое поле гидротермальных источников вдоль возвышенности Аларкон в южной части Калифорнийского залива. Продолжая работу в 2015 году, они обнаружили второе, совсем другое жерловое поле в бассейне Пескадеро, всего в 75 километрах к северу.
В исследовании, проведенном учеными MBARI, приняли участие ученые из Мексики, Канады, России и Германии. При подготовке недавней статьи они проанализировали собранные организмы и видеообзоры, чтобы определить состав сообщества. Они также выполнили анализ ДНК образцов воды для выявления личинок жерловых животных и анализ стабильных изотопов для оценки запасов пищи в каждом жерловом поле.
Ученые сравнили животных, обитающих в жерловых полях бассейнов Аларкон и Пескадеро, с животными, обитающими в бассейне Гуаймас, в 400 км к северу, и на Восточно-Тихоокеанском возвышении, примерно в 300 км к югу. Исследователи обнаружили, что, несмотря на их непосредственную близость, поля жерл Аларкон и Пескадеро поддерживают совершенно разные сообщества животных, разделяя только семь из 61 вида животных.
Это открытие противоречит распространенному научному предположению о том, что соседние места обитания будут иметь схожие сообщества животных. Вместо этого результаты показывают, что местная геология и химический состав жерловых флюидов играют доминирующую роль в структурировании сообществ животных. Полученные данные имеют отношение к оценке возможных экологических последствий добычи полезных ископаемых на морском дне - ученые должны учитывать уникальность местной геологии и химии и не предполагать, что общее количество личинок животных будет колонизировать и восстанавливать соседние места обитания.
Ведущий автор Шана Гоффреди, адъюнкт MBARI и доцент Западного колледжа, объяснила: «Так же, как человеческие города, сообщество, которое формируется в определенной области, зависит не только от того, кто прибывает в это место, но также и от того, основные ресурсы подходят для их успеха. Различия в этих ресурсах, будь то физические или химические, в значительной степени способствуют разнообразию региона, что важно для стабильности сообщества».
Хотя жерловые поля поднятия Аларкон и бассейна Пескадеро являются соседями, они сильно различаются в геологическом отношении. Морское дно вдоль поднятия Аларкон покрыто молодой свежей лавой, а жидкости, извергаемые из жерл, очень горячие (до 360 градусов по Цельсию) и богаты сульфидами металлов, которые образуют темные рассыпчатые дымоходы, известные как «черные курильщики». Животные на возвышенности Аларкон аналогичны местам южнее (почти 300 километров) на Восточно-Тихоокеанской возвышенности.
В бассейне Пескадеро, однако, гидротермальные флюиды проходят через толстые слои морского дна. Когда горячий гидротермальный флюид протекает через этот ил, он «готовит» органический материал, образуя метан (природный газ) и нефтеподобные углеводороды. В жерлах бассейна Пескадеро содержится очень мало сульфидов, а перегретые флюиды образуют гигантские светлые карбонатные дымоходы с прожилками темных маслянистых углеводородов.
Большинство животных, найденных в жерлах Пескадеро, - черви, и многие виды являются новыми для науки. Доминирующие трубчатые черви (род Oasisia) не распространены больше нигде в Персидском заливе. Удивительно, но две трети животных в жерлах Пескадеро не встречаются в жерлах на севере и юге.
В течение последних двух десятилетий морские биологи пытались задокументировать, как донные животные ухитряются расселяться из одной дискретной среды обитания гидротермальных жерл в другую. Большинство жерловых животных выпускают микроскопических личинок, переносимых океанскими течениями. Если некоторые из этих личинок проживут достаточно долго, чтобы добраться до другого гидротермального источника, они могут осесть на морском дне, вырасти во взрослых особей и колонизировать новый источник..
Эта теория колонизации привела биологов жерл к предположению, что соседние жерловые поля должны содержать сходные сообщества животных. Однако новая статья показывает, что личинки из одного жерла не могут успешно колонизировать соседнее жерло. Исследователь MBARI Шеннон Джонсон использовала высокопроизводительное секвенирование ДНК для идентификации личинок, собранных из воды вокруг жерл. Ее результаты показали, что личинки из других мест могут достигать бассейна Пескадеро, но преобладающие геологические и химические условия, по-видимому, препятствуют их поселению и развитию там.
Исследователи пришли к выводу, что на состав сообществ животных, обитающих в определенных жерлах, влияет множество факторов. Глубина воды, геология морского дна, температура и химический состав флюидов жерл, а также способность личинок из других жерл колонизировать это место - все это играет роль. Учитывая усилия по добыче драгоценных металлов в глубоководных гидротермальных источниках, ученые, участвовавшие в этом исследовании, предполагают, что природоохранные организации и управляющие агентства должны учитывать более широкий спектр факторов в своих усилиях по прогнозированию воздействия на окружающую среду и устойчивости затронутых сообществ.