С тех пор, как исследователь Уильям Биб спустился на глубину в металлическом шаре в 1930-х годах, морские биологи были поражены количеством и разнообразием светящихся животных в океане. Тем не менее, в нескольких исследованиях действительно задокументировано количество светящихся животных на разных глубинах. В новом исследовании, опубликованном в Scientific Reports, исследователи MBARI Северин Мартини и Стив Хэддок показали, что три четверти животных в водах залива Монтерей между поверхностью и глубиной 4000 метров могут излучать собственный свет.
Вы могли бы подумать, что было бы легко подсчитать количество светящихся (биолюминесцентных) животных в океане, просто просматривая видео или фотографии, снятые на разной глубине. К сожалению, очень немногие камеры обладают достаточной чувствительностью, чтобы показать бледное свечение многих морских животных. На глубине ниже 300 метров (1000 футов) океан практически черный как смоль, поэтому животным не нужно очень ярко светиться. Кроме того, большинство животных не светятся постоянно, потому что для освещения требуется дополнительная энергия и это может привлечь хищников.
Из-за сложности подсчета светящихся животных на глубине большинство предыдущих оценок доли светящихся животных были основаны на качественных наблюдениях, сделанных исследователями, выглядывающими из окон подводных аппаратов. Исследование Мартини и Хэддока является первым в истории количественным анализом количества и типов отдельных светящихся животных на разной глубине.
Исследователи собрали данные о каждом животном размером более одного сантиметра, которое появилось на видео из 240 погружений с помощью дистанционно управляемых аппаратов (ROV) MBARI в Монтерей-Каньоне и его окрестностях. Они насчитали более 350 000 отдельных животных, каждое из которых было идентифицировано видеотехниками MBARI с использованием обширной базы данных, известной как Система аннотаций и ссылок на видео (VARS). База данных VARS содержит более пяти миллионов наблюдений за глубоководными животными и использовалась в качестве источника данных для более чем 360 исследовательских работ.
Мартини, ведущий автор недавнего исследования, сравнил список животных, замеченных во время 240 погружений с помощью ROV, со списком животных и групп животных, о которых известно, что они являются биолюминесцентными. Этот список был основан на обзоре предыдущих научных работ, а также на личных наблюдениях Хэддока и других. Как показатель отсутствия исследований в этой области, наиболее полным источником информации о биолюминесценции морских животных была статья, опубликованная в 1987 году, 30 лет назад.
Мартини разделил наблюдаемых животных на пять категорий:
- Определенно биолюминесцентный
- Скорее всего биолюминесцентный
- Очень маловероятно, что он биолюминесцентный
- Определенно не биолюминесцентный, а
- Не определено (недостаточно информации, чтобы определить, является ли животное биолюминесцентным или нет).
Поскольку ученые так мало знают о глубоководных животных, от 20 до 40 процентов животных, замеченных на глубине ниже 2000 метров, были классифицированы как «неопределенные».
Просматривая данные, Мартини и Хэддок были удивлены, обнаружив, что соотношение светящихся и несветящихся животных было примерно одинаковым от поверхности до 4000 метров. Хотя общее количество светящихся животных уменьшалось с глубиной (что наблюдалось ранее), это, по-видимому, было связано с тем, что в более глубоких водах просто меньше животных любого вида.
Несмотря на то, что соотношение светящихся и несветящихся животных было одинаковым на всех глубинах, исследователи обнаружили, что разные группы животных несут ответственность за свет, излучаемый на разных глубинах. Например, от поверхности моря до глубины 1500 метров большинство светящихся животных составляли медузы (медузы) или гребневики (гребневики). На глубине от 1500 до 2250 метров черви были самыми многочисленными светящимися животными. Ниже этого уровня маленькие похожие на головастиков животные, известные как личинки, составляли около половины наблюдаемых светящихся животных.
Анализ также показал, что некоторые группы животных светились гораздо чаще, чем другие. Например, от 97 до 99,7 процента кишечнополостных (медуз и сифонофоров) на видео способны излучать собственный свет. Напротив, только около половины рыб и головоногих (кальмаров и осьминогов) являются биолюминесцентными.
Вывод о том, что пропорция светящихся и несветящихся животных относительно постоянна на всех глубинах, предполагает, что ученые могут оценить общее количество животных на определенных глубинах «просто» путем измерения количества света, излучаемого животных на каждой глубине. К сожалению, у исследователей пока нет инструментов, позволяющих надежно измерить общую биолюминесценцию всех животных на заданной глубине. Но Мартини работает над приборами, которые могли бы это сделать, и планирует опубликовать свои выводы в одной из будущих статей.
Комментируя значение своего исследования, Мартини сказала: «Я не уверена, что люди осознают, насколько распространена биолюминесценция. Это не просто несколько глубоководных рыб, таких как удильщик. Это желе, черви, кальмары. …всякое». На самом деле, она и Хэддок завершили свою работу, написав: «Учитывая, что глубины океана являются самой большой средой обитания на Земле по объему, биолюминесценция, безусловно, может быть названа главной экологической чертой Земли».