На протяжении многих лет считалось, что глубоководные слои океана бедны питательными веществами, а обитающие в воде микробы выживают за счет очень ограниченных ресурсов. Однако новое исследование, проведенное биологами Университета Южной Дании, показало, что на глубине питательных веществ может быть не так уж мало, а микробы имеют доступ к ранее неизвестному источнику растворенной органической пищи.
Опускающиеся на дно частицы, так называемый морской снег, начинают выделять растворенный углерод и азот, когда достигают глубины 2–6 километров, снабжая питательными веществами микробы в окружающей морской воде. Это происходит из-за сильного гидростатического давления в глубинах океана.
«Давление действует как гигантская соковыжималка, — говорит автор исследования биолог Питер Стиф. — Оно выдавливает из частиц растворенные органические соединения, и микробы сразу же их используют». Ученые опубликовали результаты своей работы в журнале Science Advances. Согласно статье, тонущие частицы могут отдавать до 50 % исходного углерода и 58–63 % исходного азота.
Это открытие также имеет значение для глобального углеродного цикла. Если частицы теряют значительную часть углерода до того, как достигают морского дна, то в глубоководных отложениях оказывается меньше углерода, чем считалось ранее.
Вместо этого растворенный углерод остается в глубоководье океана, где он может находиться от сотен до тысяч лет, прежде чем вернется в поверхностные воды океана и атмосферу. Однако в осадочных породах углерод может сохраняться миллионы лет и со временем накапливаться в огромных количествах. Большая часть нефти и газа, которые мы добываем сегодня, образовалась именно таким образом.
«Этот процесс влияет на то, сколько углерода может накапливать океан и как долго, — говорит Питер Стиф. — Это важно для понимания климатических процессов». В природе тонущие частицы представляют собой крошечные скопления органических веществ: мертвых водорослей, микробов и других органических частиц, плавающих в воде. Когда они слипаются и опускаются на дно, то становятся похожи на снежинку, поэтому их часто называют морским снегом.
Для этого исследования ученые вырастили в лаборатории собственный морской снег из диатомовых водорослей. Диатомовые водоросли — это микроводоросли, которые естественным образом слипаются и образуют в океане морской снег. Чтобы проверить, сколько углерода и азота они выделяют под давлением, ученые поместили их в специально сконструированные баки, которые постоянно вращались. Из-за этого тонущие частицы оставались во взвешенном состоянии и не оседали.
Было обнаружено, что во время погружения частицы могут терять до половины содержащегося в них углерода. Выделяющийся материал состоит в основном из белков и углеводов, которые легко усваиваются микроорганизмами, обитающими в толще воды.
Тесты показали, что микробы реагируют быстро. За 2 дня количество бактерий увеличилось в 30 раз, а скорость их дыхания резко возросла. Это указывает на то, что попавшее в воду органическое вещество служит быстрым и ценным источником энергии на большой глубине.
Такое же поведение характерно для многих видов диатомовых водорослей, что позволяет предположить, что этот механизм широко распространен в океане. Следующий шаг — поиск свидетельств наблюдаемого процесса непосредственно в океане, а точнее, поиск совпадающих молекулярных «отпечатков» в поверхностных и глубинных водах. Исследователи надеются, что смогут сделать это во время предстоящей экспедиции в Арктику.
[Фото: ru.123rf.com]
