Въпросът “Къде са извънземните” вълнува немалка част от човечеството. И докато супермощни уреди проучват космоса и немалко уши го прослушват, те, извънземните, се крият тук на Земята. Познатият ни земен живот на повърхността на нашата планета е станал критерий за това какво изобщо е животът. Ако срещнем живот, който не се вписва в създадените категории, трудно бихме го разпознали. Откритите съвсем неотдавна дълбоководни екосистеми, основани не на познатия ни до момента метаболизъм, са отличен пример за “неземен” живот. Чудовищни форми, неподдаващи се на фантазия, съчетани с още по-необичайни механизми за усвояване на енергия - непознат и странен свят, току под носа ни.
Съвсем доскоро се смяташе, че животът на Земята се базира основно на слънчевата енергия. В последните десетилетия обаче няколко новооткрити екосистеми на океанското дъно преобърнаха представите на науката по този въпрос и показаха, че цял един жив комплекс може да се поддържа изцяло от процеси, основаващи се на хемосинтезата и почти напълно независими от слънчевата енергия.
Когато учените за първи път открили хидротермалните цепнатини през 1970 г., били изумени да попаднат на процъфтяващи съобщества от скариди, раци, гигантски тръбести червеи, миди, охлюви, анемони и риби. Всичко това сред непрогледния мрак и пустота на дъното на океана. Тези редки геоложки образувания се оказали гъмжащи от живот, с еквивалентна биомаса с тази на тропическите дъждовни гори.
Хидротермалните цепнатини са често срещани в близост до вулканично активни места - райони, където тектоничните плочи се раздалечават една от друга. На сушата често срещани на подобни места са горещите извори, фумаролите и гейзерите. В дълбокия океан хидротермалните цепнатини формират така наречените димни пушачи. Обикновено се образуват по билата на средноокеанските хребети, като Източнотихоокеанския хребет и Средноатлантическия хребет. Това са места, в които се формира нова кора. Морската вода циркулира дълбоко под кората на океанското дъно и се нагрява от горещата магма. За разлика от температурата на околната вода, която на тази дълбочина е 2оС, температурата на водата, извираща от тези цепнатини, е нагрята до температури от 60 до 464оС.
Поради високото хидростатично налягане на такава дълбочина водата съществува или в своето течно състояние, или под формата на суперкритичен флуид. Суперкритичен флуид (СКФ) e състояние на веществото при суперкритични условия – определени температура и налягане, при които течната и газообразна фаза на даден флуид стават неразличими. За първи път СКФ е наблюдаван и докладван от барон Cagniad de la Tour през 1822 г.
Въпреки че свръхкритични условия са наблюдавани на няколко места, все още не е съвсем ясно какво значение имат те за хидротермалната циркулация, образуването на минерални отлагания, геохимичните потоци или биологичната активност в океана.
Хидротермалните цепнатини биват основно два вида. Черният пушач е вид хидротермално образувание на дъното на океана, обикновено в абисалната и хадална зона. Представляват коминоподобни структури, които бълват облак от черен материал. Черните пушачи обикновено отделят частици с високи нива на сяра-съдържащи минерали, или сулфиди. Белите пушачи от друга страна отделят минерали, придаващи по-светъл оттенък, като например тези с високо съдържание на барий, калций и силиций. Тези отвори също така обикновено имат по-ниска температура.
Диаграма на биогеохимичния цикъл на хидротермален отвор
От биологична гледна точка хидротермалните цепнатини са изключително интересни, доколкото представляват изолирани оазиси от впечатляващо биоразнообразие насред тъмния и пуст океан. От появата си до своето изчерпване всеки хидротермален комин развива своя уникална екосистема, базирана на хемосинтеза. За разлика от повечето екосистеми на планетата, които се базират на добива на енергия от слънчева светлина посредством фотосинтезата, дълбоководните съобщества на тези цепнатини се захранват от процес, при който съдържащи въглерод молекули и други хранителни вещества се преобразуват в органични вещества, като за източник на енергия служи оксидацията на неорганични молекули (водород, сероводород и други). Процесът се нарича хемосинтеза и се извършва от хемоавтотрофи - филогенетично разнородна група организми, по-известни от които са сярооксидиращите гама и епсилон протеобактерии, метаногенните археи и неутрофилните желязооксидиращи бактерии.
На пръв поглед животните, обитаващи дълбоководните хидротермални извори, изглеждат привидно подобни на другите дълбоководни създания. В действителност обаче те са коренно различни от всяка друга форма на живот на Земята. Микроорганизмите в тези екосистеми могат да оцеляват при температури до 113°C, най-високата регистрирана температура, при която даден организъм може да живее. Дори сложни животни като тръбестите червеи могат да живеят при температури до 80°С. От екологична точка, те са истински екстремофили (организми, живеещи при екстремни условия на средата).
Повече от 300 вида досега са били идентифицирани в дълбоководните хидротермални екосистеми, от които над 95% са нови за науката. Много от тях се ограничават до една конкретна хидротермална област и не се срещат никъде другаде, което прави всеки такъв комплекс уникален. Може да се обобщи, че е откриван по един нов вид на всеки 10 дни, откакто хидротермалните екосистеми са открити за първи път през 1977 г!
Животът край хидротермалните извори се е променял много малко през геологичните епохи. А цяло ново царство в таксономията на живота е било открито именно в тези екосистеми - Archaea, древна форма на живот, най-тясно свързана с първите живи организми на Земята.
Но как всъщност се формират тези пленяващи въображението съобщества и структури. Веднага след формирането на хидротермалния комин чрез изливането на лава от цепнатина на дъното на океана около него се натрупва дебел слой от бактерии. Скоро след това малки животни като амфиподи и други ракообразни пристигат, за да се хранят с бактериите. Постепенно по-големи животни, включително и растителноядни, детритоядни и хищници заемат своя ниша в екосистемата. Те са следвани от лимпети (вид охлюви), скариди, раци, тръбести червеи, риби и октоподи. Малко по-късно чревнодишащи полухордови организми и други видове скариди и тръбести червеи се присъединяват към нарастващата общност. В своите най-напреднали стадии комините са дом за миди, различни червеи, анемони и разнообразни видове раци.
Някои хидротермални обитатели, като лимпети и миди, се хранят директно с бактерии. Други животни, като октоподите, се хранят с организмите, които се хранят с бактериите. Хидротермалните раци пък действат едновременно като хищници и както и мършояди. Животът е организиран и тече не по-различно от познатите ни екосистеми на повърхността – с цялата елегантност и същевременно пищност на всички трофични нива.
Интересно явление в тези дълбоководни оазиси, което интригува учените, е гигантизмът. Океанските организми, които съществуват и в по-плитки води, придобиват гигантски размери, когато заемат ниши в дълбоководните екосистеми.
Едни от най-впечатляващите същества, които обитават тези системи, са гигантските тръбести червеи. В по-плитки води тези червеи са често срещани, с размери близо до размерите на ръката ви. Но попаднали в дълбокия океан тези същества оцеляват в тази наистина враждебна среда чрез изумителна стратегия - нараствайки до невероятната дължина от над 2,5 метра. Тези тръбести червеи растат на големи групи около хидротермалните отвори и живеят в твърди, защитни черупкоподобни тръбички, с които се прикрепват към скалите. Те живеят в симбиоза с вид бактерии, които обогатяват знанията ни за това как животът на земята е започнал преди милиарди години. Тези червеи са лишени от устни отвори, ануси, черва и стомах. Учените дълго време се опитвали да обяснят как точно си набавят хранителни вещества, за да оцелеят и нарастват. Оказва се, че техните вътрешности са облицовани с бактерии, които окисляват сероводород, превръщайки го в използваеми хранителни вещества за червеите. Бактериите, от своя страна, се възползват от червеите, като използват съдържащия се в кръвта им хемоглобин, който им е необходим, за да разграждат сулфидите.
В проучване, публикувано в Nature това лято, изследователски екип от университета Упсала в Швеция показва открити нови микроорганизми, които могат да се определят като липсващо звено в развитието на сложния живот. Проучването хвърля светлина върху това как преди милиарди години сложните типове клетки, които съставляват всички организми на земята, са еволюирали от прости микроби, пише Sciencedaily. Открити са в Замъка на Локи – система от хидротермални цепнатини, която се намира в подводен хребет в Атлантическия океан, между Гренландия и Норвегия, и е на дълбочина 2352 метра. От там идва и името на новите микроорганизми – локиархеоти. Може би преди да се “научи” да усвоява енергия от слънчевата светлина животът е бил най-близо до “химичния” си родител именно в подобна привидно екстремна обстановка.
Проучването на хидротермалните екосистеми продължава да обогатява нашите знания за необходимите условия за живот. Способността на организмите в подобни екосистеми да оцеляват и да се развиват в така враждебна обстановка, при налягане и температура, които биха убили 90% от останалите живи същества на планетата, и в присъствието на токсични вещества, е изумително явление.
Любопитен е фактът, че някои процеси се случват много бързо в хидротермалните цепнатини. Например, гигантските тръбни червеи могат да нарастват с 2 метра на година, а комините могат да се издигат с над 2 метра за по-малко от една година. За няколко години безжизненият комин може да се превърне в оживена общност, съставена от многобройни необичайни животни.
Други процеси пък изглежда протичат много бавно. Пример за това е разлагането - мъртвите червеи, наблюдавани по време на една експедиция, са били почти непроменени, когато учените се върнали на следващата година.
Хидротермалното местообитание е много непредсказуемо място за живот. Някои отвори са активни в продължение на десетилетия, а други могат да съществуват по-дълго. Има отвори, които съществуват само няколко години или дори по-малко.
Причините за „смъртта“ на хидротермалните комини са разнообразни. Вулканична активност, земетресения и други събития могат да угасят комина по всяко време. Той може да се срине и да блокира потока на хидротермална течност, могат да се натрупат утайки, подобно на холестерола в артериите, които да запушат комина, или източникът на топлина и вода да се изчерпи.
През пролетта на 2015 г. изследователи от MBARI открили голямо, неизвестно досега поле от хидротермални извори в Калифорнийския залив, на около 150 километри източно от Ла Пас, Мексико. Намирайки се на повече от 3800 м под повърхността, комините от басейна Пескадеро са най-дълбоководните високо-температурни хидротермални извори, наблюдавани някога в или около Тихия океан. Те са и единствените комини в Тихия океан, за които е известно, че отделят свръхнагрята вода, съдържаща едновременно карбонатни минерали и въглеводороди. Тези хидротермални отвори са колонизирани от много по-богати съобщества в сравнение с всички други известни подобни съобщества в източната част на Тихия океан.
Дълбоководните образувания представляват интерес и от палеонтологична гледна точка. Находките показват, че в древността хидротермалните комини също са били широко разпространени, срещат се в различни размери, биотични композиции, геотектонски настройки и възрасти. Докамбрийските комини са били населени с най-старите метазои, датирани от камбрий или силур. Най-старата находка на такава структура с многоклетъчни фосили е от силур . Силно ендемичната и базираща се на хемосинтезата биота на съвременните хидротермални съобщества се различава филогенетично от запазените фосили в юрските отложения, с изместване от съвременните семейства миди и охлюви към отдавна изчезнали семейства брахиоподи, моноплакофори, миди и охлюви. Изключение правят тръбестите червеи, чиято еволюция в хидротермалните палеоекосистеми може да се проследи назад до ранния палеозой.
Дълбоководният свят на хидротермалните цепнатини ни предлага пътешествие в света на неземното тук на Земята, запознава ни с живота такъв, какъвто не го познаваме, както правилно отбелязва Питър Уорд в едноименната си книга. Живот, какъвто можем да очакваме съвсем основателно да открием на други планети от нашата слънчева система. Нови открития и зашеметяващи гледки тепърва ще ни разкриват богатството и чудатостта на света на дъното на океаните – земните или другопланетните.
Източници:
Hydrocarbon seep and hydrothermal vent paleoenvironments and paleontology: Past developments and future research directions, Campbell, KA
Deep sea ecology: hydrothermal vents and cold seeps, wwf.panda.org
Deep Sea Hydrothermal Vents, extremescience.com
Life on a hydrothermal vent, www.botos.com
Deepest high-temperature hydrothermal vents discovered in Pacific Ocean, sciencedaily.com
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари