Скажи, что ты Аквамен в ранние дни. Вы мчитесь через океан, знакомясь со своими владениями, и после нескольких недель дельфинов, морских свиней, китов, коралловых рифов и рыб, рыб, рыб, вам становится немного скучно с теми же старыми, такими же старыми, так что вы ныряете в бездонные глубины.
Вот тут-то и начинается самое интересное. Из мрака материализуются фантасмагорические биолюминесцентные существа. Они бы смотрели на вас с любопытством, если бы у них были глаза, но какой смысл видеть здесь внизу? К счастью, ваше атлантическое наследие дает вам не только способность видеть в кромешной тьме (самой темной тьме), но и выживать под сокрушительным давлением всей этой воды над вами и вокруг вас.
Привлеченный движением вдалеке, вы приближаетесь к одному из самых странных мест на планете - жерлу на дне океана, где земная кора раскалывается и извергает перегретую, токсичную морскую воду из ее кишок. Конечно, ничто не могло жить в такой адской дыре. Но, к вашему водному изумлению, это место покрыто огромными трубчатыми организмами, вырастающими из земли, как гигантские обезумевшие стебли пшеницы.
Эти вещи не только выживают, но и процветают здесь. Красные плюмажи, которыми они увенчаны, удовлетворенно колышутся в океанских течениях, как будто они не могли выбрать лучшего места, чтобы поселиться. И они правы. Эти существа (оседланные гротескным, но вызывающим воспоминания ярлыком «трубчатые черви») уникально приспособлены для процветания в этих, самых неблагоприятных условиях выращивания, какие только можно себе представить.
О червях и подводных лодках
Давайте начнем с Элвина. Не любимый игрушечный трубкозуб 70-х, и не тот поющий бурундук, а трехместный глубоководный аппарат с роботизированным оружием, который с середины 1960-х годов стал звездой серии захватывающих открытий на дне океана. Самой известной находкой Элвина было крушение Титаника в 1980-х годах.
Почти десятилетием ранее, в 1977 году, ученые пилотировали Элвина вокруг отверстия на морском дне в районе Галапагосских островов, когда они наткнулись или, скорее, проплыли над полем очень странных существ. Они не ожидали увидеть ничего, кроме бесплодного морского пейзажа. Вместо этого их фары уловили буйный оазис доселе невиданных организмов. Самым выдающимся новым видом был наш друг трубчатый червь.
Это открытие было подобно бомбе, сброшенной на целый набор биологических предположений. Эти существа жили в среде, где никто не думал, что жизнь возможна. В нижней части знакомой нам наземной пищевой цепи находятся фотосинтезирующие растения, питающиеся солнечным светом. Так как же что-то может жить там, где нет солнца?
Другой мир, другая пищевая цепь. Вместо фотосинтетической основы местного рациона питания используется хемосинтетическая. Это означает, что организмы в нижней части пищевой цепи на дне океана питаются химическими веществами. На самом деле, как сказал Тим Шэнк, один из ведущих исследователей в области жизни глубоководных жерл, в жерлах обитает крупнейшее «хемосинтетическое сообщество» на Земле. И это сообщество существует уже давно. Летопись окаменелостей показывает, что предки современных трубчатых червей и их жерловые соседи начали свое существование в то же время, что и динозавры.
Но гигантские трубчатые черви не единственные черви там внизу. Компанию им составляют маленькие человечки длиной с соломинку, которых называют иерихонскими червями, щетинистыми оранжевыми червями, извивающимися бентосными червями и красными пальмовыми червями размером с палец.
Интересно, что хотя трубчатые черви есть в жерлах по всему Тихому океану, их нет в Атлантике, где доминируют такие существа, как глубоководные креветки. Никто точно не знает, почему это происходит, но за этим может стоять множество факторов. Одна из теорий предполагает, что когда формировался Атлантический океан, он был чрезвычайно соленым, и креветки переносят это состояние лучше, чем трубчатые черви. После того, как креветки прочно обосновались, они никогда не позволяют трубчатым червям двигаться внутрь. Это потому, что креветки царапают поверхности вокруг вентиляционных отверстий в поисках бактерий, которыми они любят питаться, а это означает, что они, вероятно, съедают любых личинок трубчатых червей, прежде чем они успеют вырасти.
Образ жизни горячих и крутых
Одна из самых странных вещей в климате вокруг глубоководных жерл - это экстремальные температуры. Очень разные, т. Вода, выходящая из вентиляционных отверстий, может быть горячей до 752 градусов по Фаренгейту (400 градусов по Цельсию), но всего в 3 сантиметрах от вентиляционного отверстия температура воды уже опускается до 36 градусов по Фаренгейту (2 градуса по Цельсию). Таким образом, большинству организмов, живущих вокруг вентиляционных отверстий, приходится мириться с температурами чуть выше нуля. Другими словами, они здесь не для хорошей погоды. Все дело в химическом вареве, вырывающемся из вентиляционных отверстий.
Основным химическим соединением, поступающим из жерл, является сероводород. Бактерии, которые колонизируют глубоководные жерла, процветают на этом материале. В свою очередь, пища трубчатых червей полностью зависит от бактерий, но у них нет рта и желудков. Что у них действительно есть, так это огромное количество бактерий, поселившихся внутри них - фактически 285 миллиардов бактерий на унцию (28 граммов) ткани. На самом деле, кроме своих бактериальных приятелей, у типичного гигантского трубчатого червя нет ничего особенного, кроме аорты и нескольких гонад, заключенных в белую трубку длиной от 4 до 6 футов (от 1,2 до 1,8 метра), укоренившуюся на дне океана.
Tubeworms украшены красными перьями сверху, но они нужны не только для красоты. Перья красные, потому что они полны крови. Гемоглобин в крови связывается с сероводородом, проплывающим мимо, и перемещает его вниз в трубку, где бактерии окисляют его и производят соединения углерода, необходимые для жизни трубчатых червей. Трубчатые черви и их бактерии живут в полностью симбиотических отношениях, каждый из которых извлекает выгоду из другого.
Единственная проблема в том, что вентиляционные отверстия не работают вечно. Они могут включаться или выключаться внезапно без предупреждения. А когда они отключаются, поток сероводорода прекращается, а значит, все живые организмы в окрестностях погибают. И поскольку жерла изолированы друг от друга, как подводные острова, возникает большой вопрос: как этим трубчатым червям удается колонизировать следующее жерло, которое появляется далеко на морском дне?
Полностью трубчатый
С момента открытия трубчатых червей в 1977 году ученые ломали головы над колонизацией жерл. Ведь эти трубчатые черви специально приспособились к узкоспециализированной среде, обладающей капризным качеством включения и выключения наугад. И, чтобы добавить еще один уровень сложности к размножению трубчатых червей, жерла представляют собой маленькие оазисы на обширной пустыне на морском дне. Как организмы, укоренившиеся в земле, распространяются к другому жерлу, которое может находиться на расстоянии более 50 миль (80 километров)?
После интенсивных и изобретательных исследований ученые приближаются к ответу. Для начала важно знать, как у трубчатых червей появляются дети. Эта часть проста: они делают это так же, как моллюски, выпуская яйца и сперму в воду. Сперматозоиды сталкиваются с яйцеклетками и объединяются, образуя личинки. Личинки дрейфуют по течению, как споры одуванчика на ветру, пока не останавливаются, надеюсь, на удобном месте, подходящем для их весьма специфических потребностей, например, на вентиляционном отверстии.
Вот где все становится интереснее: оказывается, эти личинки рождаются с тоннами энергии. Не энергия буйного малыша, а накопленная энергия в виде липидов. На самом деле, у них достаточно вещей, чтобы продержаться 40 дней.
Но все же, в течение этого 40-дневного срока, как эти личинки попадают из точки А в точку Б? Исследователям пришлось проявить изобретательность, потому что пытаться уследить за тысячами микроскопических пятнышек в кромешной тьме морских глубин - не шутка. Они начали с создания компьютерных моделей течений, а затем выпустили в них виртуальных личинок. Получив интересные результаты, они сбросили безвредное отслеживаемое химическое соединение возле вентиляционного отверстия и наблюдали за тем, что произошло.
Они вскоре обнаружили, что течения вокруг жерла могут переносить маленьких трубчатых червей вдоль срединно-океанических хребтов, где находятся жерла. Даже если течение завихрится и отклонится от курса, они все равно могут развернуться и сбросить своих пассажиров на гостеприимную территорию жерла, где они могут счастливо вырасти до полной взрослой жизни трубчатых червей.
Тайны Вентса
Исторически сложилось так, как трубчатые черви и другие их коллеги из жерл могли распространиться на жерла, которые были более радикально изолированы друг от друга? Оказывается, между жерлами, которые рассредоточены более широко, могут быть удобные ступеньки.
Вы когда-нибудь ловили себя на том, что задаетесь вопросом, что происходит с китами, когда они умирают? Что ж, оказывается, есть нечто, называемое "китовым падением", которое относится к мертвому киту, опускающемуся на дно океана. Там это становится едой. Много еды. Микробы, проникающие в мягкие ткани кита, производят сероводород. Звучит знакомо? Это то, чем любят лакомиться вентиляционные бактерии. А бактериям нравится жить в симбиотическом блаженстве с трубчатыми червями. Фактически, исследования показали, что китовые водопады имеют 10 общих видов с жерлами. Два из них являются миниатюрными версиями гигантских трубчатых червей, с которыми они связаны. Эти маленькие черви также живут в симбиозе с бактериями, и, похоже, они эволюционировали совместно с китами за последние 40 миллионов лет.
Еще одной ступенькой для хемосинтетической глубоководной фауны, такой как трубчатые черви, может быть нечто, называемое «просачиванием». Это области на мелководье, где метан и сероводород просачиваются со дна океана, поддерживая различные хемосинтетические виды. Трубчатые черви, живущие в жерлах, отличаются от червей, скопившихся вокруг жерл, но у них достаточно общего, чтобы некоторые исследователи предположили, что виды могут мигрировать туда и обратно между жерлами и жерлами.
За последние несколько столетий появился еще один трамплин: затонувшие корабли. По мере того, как древесина старых кораблекрушений разлагается, она производит химические питательные вещества, которых так жаждут морские бактерии.
Вместе взятые, падение китов, просачивание и кораблекрушения могут помочь объяснить, как глубоководные существа, такие как трубчатые черви, выживают и расселяются по обширным участкам океанского дна.
Примечание автора: как работают трубчатые черви из жерла вулкана
Я признаюсь, что до исследования этой статьи я никогда не задумывался о трубчатых червях. Теперь, когда я подумал о них второй, третий и четвертый раз, я заинтригован. Есть что-то странно обнадеживающее в существовании существ, которые могут жить без солнечного света и под сокрушительным давлением, питаясь химическими соединениями, токсичными для большинства организмов. Придет робото/зомби/ядерный/экологический апокалипсис, когда вся жизнь на Земле будет уничтожена, эти трубчатые черви и им подобные все еще будут там, внизу, наслаждаясь странным миром глубоководных жерл, не обращая внимания на наши страдания наверху.