ЧОРНІ КУРЦІ

Чорний курець або палій. Джерело: http://www.oceanexplorer.noaa.gov
Чорний курець або палій. Джерело: http://www.oceanexplorer.noaa.gov

 

Андрій М. ЗАМОРОКА

 

30 років тому науковці вважали океанське ложе безплідною пустелею, де панують неймовірні тиск, пронизливий холод і вічна темрява. Яке місце може бути ще більш непривітним? Але у 1977-у році глибоководна експедиція Інституту океанографії імені Елени Б. Скріпс (США) доставила на поверхню сенсаційні фото- і відео матеріали багатющої морської екосистеми, яку науковці знайшли на дні западини у Східно-Тихоокеанському розломі. Експедиція відкрила ґеологічний феномен чорних курців і зібрала безцінні колекційні зразки живих організмів, котрі виявились новими для науки…


Схема будови чорного і білого курців. Джерело: http://www.whoi.edu
Схема будови чорного і білого курців. Джерело: http://www.whoi.edu

Що ж таке чорні курці? Висловлюючись академічно, чорні курці або палії – це глибоководні гідротермальні джерела, що сформувались у зонах ґеологічних розломів. Простіше кажучи, то є гарячі підводні джерела. Їх природа така ж, як і у наземних ґейзерів Ісландії, Єловстону чи Сахаліну, – вода, нагріваючись від маґми, після потрапляння у розлом, вивергається на поверхню, з тією лише різницею, що усе це відбувається в океанських глибинах і безперервно. Свою назву – “чорні курці” (є ще “білі курці”) – джерела отримали через чорний колір води, яка б’є із жерла, такого забарвлення їй надають концентровані розчини сірковмісних солей заліза, марґанцю, міді, цинку та інших металів. “Курці” виникають у місцях глибинних розломів земної кори, де маґма найближче підходить до поверхні Землі. Розлом заповнює морська вода, яка нагрівається і під тиском виривається через тріщини над дном океану. Контактуючи із довколишнім середовищем, температура якого становить лише 2 градуси Цельсія, гарячий потік охолоджується із 350 до 200 градусів. При цьому відбувається випадання в осад великої кількості різноманітних мінералів, проте, їх левову частку становить ангідрид сульфату кальцію, що починає наростати довкола жерла кількасантиметровим шаром. Ангідрид утворює зовнішню стінку “димаря” чорного курця. Згодом формується внутрішня стінка складена із халькопіриту – сульфіду двовалентних заліза і міді. Таким чином, комин чорного курця зростає.

Частина біотопу екосистеми чорних курців, населена різноманітними тваринами. Джерело: http://www.people.whitman.edu
Частина біотопу екосистеми чорних курців, населена різноманітними тваринами. Джерело: http://www.people.whitman.edu

Температура води у комині складає 300-350 градусів за Цельсієм! При такій температурі вода повинна була б йонізуватися, проте, завдяки високому тиску, який на глибині 1500 метрів становить 383 кілограми на кожен квадратний сантиметр, вода залишається перенагрітою рідиною. Здавалось би, що може вижити при такій температурі, адже денатурація білків наступає уже при температурах 40-50 градусів Цельсія, а їх руйнування при 70-90… Але природа виявилась, як завжди, значно багатшою, аніж людська уява – у, майже, “пекельних” умовах процвітає найпродуктивніша на Землі екосистема. Морські біологи провели заміри і виявили, що середня біомаса на один квадратний метр тут складає 50-52 кілограми. Це співставно із біомасою тропічних лісів, яка становить 50-70 кілограм на метр квадратний, або коралового рифу – 30-60 кг/м2.

У верхній частині комина курця, де гаряча вода температурою 200 градусів просочується через його тонкі стінки, живих істот практично немає – винятком є хіба екстремальні термофільні архебактерії, що можуть вижити у таких надзвичайних умовах. У місцях, де стінки комина товстіші за 4-6 см, а температура становить 100-120°С, бактерії настільки активно розмножуються, що утворюють гігантські колонії, так звані, мати або подушки розмірами до кількох метрів. Вони засвоюють сірководень, який виходить разом з гарячою водою, перетворюючи його на енергію і цукри. Архебактерії тут виступають первинними продуцентами-автотрофами – основа усієї екосистеми. Без них усе складне угруповання тварин чорного курця не могло б існувати.

Помпейський черв (Alvinella pompejana Desbruyéres and Laubier, 1980). Джерело: http://www.ifremer.fr
Помпейський черв (Alvinella pompejana Desbruyéres and Laubier, 1980). Джерело: http://www.ifremer.fr

Ще нижче, при температурі 50-80°С, бактерій витісняють 12-и сантиметрові Помпейські черви (Alvinella pompejana Desbruyéres and Laubier, 1980) – це єдині тварини на Землі, що здатні виживати за таких температур. Вони забарвлені у яскраво-червоний колір, що зумовлено надмірно високим вмістом гемоглобіну у їх крові. Висовуючи свої щупальця із трубки, яка є їх домівкою, вони, у царстві токсичних потоків, вдихують такий життєдайний кисень Вчені назвали їх помпейськими червами тому, що вони, як і жителі давніх Помпей в Італії, живуть на краю вулкану, що може будь-якої миті погубити їх. А поміж помпейських червів повзають дрібні кільчасті Черви-Гезиоліри (Hesiolyra Blake, 1985), які вишукують покинуті хазяями порожні трубки аби поселитися у них.

Колонія Рифтії (Riftia pachyptila Jones, 1981). Джерело: http://www.darkwing.uoregon.edu
Колонія Рифтії (Riftia pachyptila Jones, 1981). Джерело: http://www.darkwing.uoregon.edu

При температурі 20-40°С – у нижній частині комина поселяються велетенські трубчасті черви – Рифтії (Riftia pachyptila Jones, 1981), які досягають 2-2,5 м у довжину і 10 см у товщину. Їм притаманна найвища швидкість росту з-поміж усіх морських безхребетних, і особливо червів. У Рифтій відсутня травна система та рот – вони не споживають їжі, натомість у їх тілі є особливий орган, який називається торофосома. Він наповнений мільярдами архебктерій, які живлять Рифтію, а та, у свою чергу, постачає їм кисень, вуглекислий газ та сірководень і надає захист від поїдання іншими тваринами. Трофосома Рифтій є не чим іншим як видозміненим кишківником. Поруч із Рифтіями поселяються черви Тевнії-сурми Єрихону (Tevnia jerichonana Jones, 1985), названі так через форму трубки, у яких вони живуть, за біблійною леґендою стіни міста Єрихон у Палестині здригнулися і завалились від звуку сурем військ, що наступали. Мабуть саме таку картину побачив науковець, що вперше описав Тевній. Тут же можна зустріти й Паральвінел сірчаних (Paralvinella sulfincola Desbruyères & Laubier, 1993), Рідґей риб’ячих (Ridgeia piscesae Jones, 1985) та інших трубкових кільчастих червів.

Тевнії-сурми Єрихону (Tevnia jerichonana Jones, 1985). Джерело: http://www.people.whitman.edu
Тевнії-сурми Єрихону (Tevnia jerichonana Jones, 1985). Джерело: http://www.people.whitman.edu

Довкола комина – на кілька десятків метрів – простягаються поля щільно заселені двостулковими молюсками Каліптоґенами велетенськими (Calyptogena magnifica (Boss and Turner 1980). Ці молюски, як і більшість глибоководних тварин, цілком позбавлені пігментації – вони знебарвлені – білі; досягають 30-40 см у довжину. А далі розпочинається зона заселена іншим видом велетенських молюсків – Глибоководника теплолюбного (Bathymodiolus thermophilus Kenk & Wilson, 1985). Незважаючи на назву, цей вид двостулкових молюсків живе на відстані у кілька десятків метрів від комина, де температура складає лише 2°С. Поміж молюсками й гігантськими червами повзають різні види Нереїдів (Nereis Linnaeus, 1758), лазять тисячі білих крабів (Bythograea thermydron Williams, 1980), й таких же білих та сліпих раків (Munidopsis Whiteaves, 1874), плавають глибоководні креветки (Lebbeus bidentatus Zarenkov, 1976) та ще багато інших дрібних безхребетних істот. Загалом вчені налічили понад 350 видів тварин, але це ще далеко не всі – при кожному зануренні камери глибоководних апаратів фіксують невідомих раніше створінь…

Паральвінел сірчаних (Paralvinella sulfincola Desbruyères & Laubier, 1993). Джерело: http://www.people.whitman.edu
Паральвінела сірчана (Paralvinella sulfincola Desbruyères & Laubier, 1993). Джерело: http://www.people.whitman.edu

На вершині харчової піраміди у екосистемі чорних курців знаходяться глибоководні восьминоги, яких відомо кілька видів та хижі риби Термарцеси, наукова назва яких перекладається з латині як Пекельні Цербери (Thermarces cerberus Rosenblatt & Cohen, 1986). Термарцеси позбавлені забарвлення – вони цілком бліді, а їх неспішний рух нагадує появу примари. Їхнє тіло має стрічкоподібну форму, вони неспішно плавають між скупченнями червів та молюсків у пошуках креветок чи крабів.

Термарцес Цербер (Thermarces cerberus Rosenblatt & Cohen, 1986). Джерело: http://www.people.whitman.edu
Термарцес Цербер (Thermarces cerberus Rosenblatt & Cohen, 1986). Джерело: http://www.people.whitman.edu

Екосистеми чорних курців побудовані на цілком відмінних процесах споживання енергії, ніж наземні чи більшість морських. Усі поверхневі екосистеми черпають енергію від сонця, проте, сонячне світло проникає лише до глибин 200-300 м, а чорні курці знаходяться на глибині від 1000 м і нижче. Тут панує вічний морок. У цих непроглядних глибинах, за достатньо високих температур і насиченості води сірководнем головну роль грають не рослини і фотосинтез, а архебактерії та хемосинтез, аналогічно як і у екосистемах холодних метанових джерел. Археї, в умовах чорних курців, поглинають сірководень та вуглекислий газ, перетворюючи їх на цукри. Уся екосистема, у прямому розумінні слова, просякнута архебактеріями – вони повсюдно: і на голих скелях, і у товщі донного мулу, і на поверхні тварин, і у їх тканинах. Більшість тварин вступили у симбіоз із цими мікроорганізмами, постачаючи їм сірководень та вуглекислий газ, а бактерії, у свою чергу, годують господаря синтезованими цукрами.

Тільки на одній черепашці молюска Глибоководника теплолюбного (Bathymodiolus thermophilus Kenk & Wilson, 1985) вченим вдалось зафіксувати 5 різних видів тварин! Джерело: http://www.people.whitman.edu
Тільки на одній черепашці молюска Глибоководника теплолюбного (Bathymodiolus thermophilus Kenk & Wilson, 1985) вченим вдалось зафіксувати 5 різних видів тварин! Джерело: http://www.people.whitman.edu

Існування екосистем чорних курців дивують науковців не лише екстремальними температурними умовами, але й тим, що середовище перенасичене важкими металами й радіонуклідами, які пригнічують життєдіяльність майже усіх живих істот і можуть стати причиною ракових захворювань, а жителі чорного курця не відчувають їх негативного впливу. Окрім того кислотність середовища надмірно висока – 2,2-2,8, при якій більшість істот не виживає. Тутешні тварини пристосувались до жорстких умов, виробивши механізми захисту. Біологів цікавлять їх антиоксидантні системи та біохімічні процеси, які могли б допомогти виробити лікарства від величезної кількості захворювань і навіть раку у людей. З іншої сторони, вчені теоретизують, що аналогічні, незалежні від енергії Сонця, екосистеми можуть існувати на інших планетах Сонячної системи, де є океани, зокрема на Європі чи Титані.

Екосистеми чорних курців виявлені по всьому Світовому океані – від Арктики до Антарктики. Всюди, де проходять океанічні глибинні розломи і підіймаються гори, де струменіють термальні джерела, буяє життя, яке перетворює уявну океанську пустелю на квітучий сад морських організмів.

admin Written by:

11 Comments

  1. Вересень 2, 2009
    Reply

    Прочитав із задоволенням. Як завжди стаття цікава і пізнавальна.

  2. Вересень 2, 2009
    Reply

    Екосистеми чорних і білих курців чи паліїв викликають жваве зацікавлення у біологів, адже вони є настільки незвичними, що спершу у їх існування було важко повірити. Хемосинтетичні бактерії були відомі уже дуже давно – вони є у всіх типах екосистем, але їхня участь є надзвичайно мізерною. Коли ж відкрили чорні курці, то виявилось, що екосистема нічим не поступається дощовому тропічному лісу за біомасою та продуктивністю, от хіба за кількістю видів – досить бідна.

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

+ 30 = 33