Курило-Камчатская бездна: о погружении на 9,5 км и животных на дне океана — биоокеанолог Андрей Гебрук

Биоокеанолог Андрей Викторович Гебрук, участник многих океанических экспедиций, побывал на дне Курило-Камчатского желоба в Тихом океане, куда ранее не спускался ни один глубоководный обитаемый аппарат. О том, что чувствует исследователь в тесном батискафе, почему на огромной глубине нет рыб и как жизнь обходится без энергии Солнца, ученый рассказал в интервью для «Научной России». Он также обсудил возможность существования глубоководных организмов, подобных земным, на спутниках Сатурна: в подледных океанах Европы и Энцелада и в метановых озерах Титана. Подробнее — в наших видео и тексте.

Справка: Андрей Викторович Гебрук — доктор биологических наук, руководитель лаборатории донной фауны океана и заместитель директора по направлению «Экология морей и океанов» Института океанологии РАН им. П.П. Ширшова.

— Андрей Викторович, вы человек, побывавший практически в космосе: на очень больших глубинах океана. Что больше всего вам запомнилось из последнего погружения 2024 г.?

— Меня поразила сама глубина. До этого у меня было 13 погружений на разных аппаратах, в первую очередь на знаменитых отечественных «Мирах», а также на Pisces и на американском Alvin, но погружение на 9,5 км на китайском аппарате «Фэньдоучжэ» стало для меня рекордным. Оно запомнилось прежде всего тем, что конечной точкой путешествия стал ранее не посещавшийся подводными аппаратами Курило-Камчатский желоб, и мне выпала уникальная возможность увидеть жизнь на самом дне.

Я мечтал об этом на протяжении всей своей научной деятельности, поскольку с первых шагов в науке занимался животными, обитающими на больших глубинах. Но в те годы у меня даже в мыслях не было, что я увижу все это своими глазами!

— Как долго длится погружение на такую глубину и что представляет собой пилотируемый глубоководный обитаемый аппарат?

— Наш режим работы был таким: три часа погружаемся на дно, шесть часов проводим там и три часа всплываем обратно. В нашем случае скорость погружения была достаточно высокой, более 0,8 м/c, но есть и другие варианты. Если в миссии участвуют, например, специалисты по изучению планктона, то на аппарате включают внешнее освещение и тогда он погружается гораздо медленнее. Однако нашей целью было именно океанское дно, поэтому жизнь в толще воды мы не фиксировали: наружное освещение было отключено для экономии энергии аккумуляторов, что позволило провести больше времени на дне.

Наш пилотируемый подводный аппарат включал в себя сферу с внутренним диаметром около 2 м. Есть небольшое освещение, внутри находятся три человека. Путешествие до дна пролетает достаточно быстро. Эти часы предназначены для того, чтобы настроиться на предстоящую работу, побеседовать с коллегами в спокойной обстановке.

Но когда аппарат опускается на дно и начинается сама работа, время буквально схлопывается! Исследование морских глубин настолько захватывает, что часы пролетают незаметно.

— Получается, в течение этих шести часов аппарат постоянно движется по дну? Наверное, местные животные в шоке от появления такой махины и в страхе «разбегаются»?

— Животные, безусловно, в шоке (смеется). Аппарат движется не все время. В движении мы обычно ведем наблюдения и видеосъемку — это одна из важнейших задач в каждом погружении. Мы должны фиксировать все увиденное, делать заметки и вести непрерывную съемку с разных камер под разными углами и с разным фокусом, периодически фотографируя объекты. Но время от времени приходится останавливаться, чтобы взять пробу или провести измерения. Навскидку в стандартном погружении аппарат находится в движении около трети времени, а остальное время зависает над дном или очень аккуратно садится на грунт.

— Как вы определяете конкретные виды животных, не имея возможности выйти и рассмотреть их поближе? Вы их фотографируете, а потом, уже поднявшись, изучаете в лаборатории?

— Именно так. Подготовленный наблюдатель ориентируется прямо по ходу работы, например: «Это мы уже видели, это обычная фауна и привычная обстановка». Такие участки можно пройти без остановок, ограничившись видеосъемкой и фотофиксацией. Но когда попадается что-то необычное или уникальное, здесь и проявляется профессионализм. Задача подводного наблюдателя — вовремя увидеть это нечто и поймать момент, когда нужно скомандовать пилоту: «Стоп!»

Понимаете, когда аппарат идет над дном, его скорость составляет 20–30, а иногда и 50 см/с. Это очень быстро, фактически крейсерская скорость! В таком темпе наблюдатель успеет разве что заметить: «Ой, промелькнуло что-то интересное, жаль, что проскочили». При более медленном движении работать легче, но все равно нужно учитывать инерцию. Это огромная машина, а не легковой автомобиль, который замирает сразу же при нажатии на педаль тормоза. Так что от команды «Стоп!» до реальной остановки в воде аппарат еще какое-то время будет двигаться.

— Как поезд.

— Пожалуй, хотя поезд несется быстрее, но и тормозит эффективнее. В воде же тормозов в привычном понимании нет: можно выключить двигатель, но движение по инерции будет продолжаться, пока не иссякнет. Поэтому важно увидеть необычный объект заранее, чтобы успеть затормозить прямо перед ним.

— А если, допустим, вы спускаетесь на океанское дно, а там либо вообще нет животных (например, они испугались и «разбежались»), либо вы видите только то, что уже многократно встречали. Получается, такая сложная миссия прошла бы впустую? Или дно настолько обильно заселено разными организмами, что полезный эффект будет в любом случае?

— Верно последнее: результат будет обязательно. По пути могут встречаться и привычные виды, и что-то совершенно непонятное, похожее на каких-то чудесных существ. В зависимости от этого меняется и ход погружения. Всегда есть изначальный план, но реальность часто вносит свои коррективы.

— Какая фауна преобладает на дне Курило-Камчатского желоба? Это мир беспозвоночных или рыбы там еще встречаются?

— На такой глубине рыб уже нет. Примечательно, что именно в этой экспедиции мы зафиксировали рекордную глубину обитания костистых рыб в Мировом океане. Ранее пределом считалась отметка около 8,3 км, установленная всего три-четыре года назад. Эта планка постоянно опускается благодаря развитию техники и возможности наблюдать подводных обитателей вживую. Мы же зафиксировали костистую рыбу на глубине примерно 8,6 км. Казалось бы, разница всего в 300 м...

— Но на такой глубине, как на Эвересте, каждые 100 м имеют огромное значение.

— Да. Это принципиально важно. Ученые до сих пор не могут точно ответить, почему существует этот предел. Почему на 8,5 км рыбы живут, а на 9 км уже нет? Ведь в океане есть огромные пространства глубже этой отметки, казалось бы, осваивай и пользуйся. Но нет, все гораздо сложнее.

Раньше существовало одно объяснение, которое работало для глубины 8,3 км, но для новой глубины 8,6 км оно уже не подходит. Сейчас специалисты ищут новые ответы.

Как я уже сказал, на 9,5 км рыб точно нет. Там обитают только беспозвоночные. Здесь я бы отметил два момента. Во-первых, видовое разнообразие там невелико: это актинии, голотурии (морские огурцы — родственники морских звезд и ежей), рачки-амфиподы и несколько видов червей. Я называю тех, кого наблюдатель может заметить глазом на поверхности. Есть еще те, кто прячется в грунте, например двустворчатые моллюски. Список невелик, но обилие жизни на той глубине просто колоссальное! На один 1 м² дна приходилось по 30–40 голотурий размером в несколько сантиметров каждая. Это огромная биомасса. Добавьте к  ним актиний, некоторые из которых могут достигать в длину 50 см.

— То есть можно сказать, что там правят беспозвоночные?

— Так и есть. Это царство беспозвоночных, в первую очередь — голотурий. Никаких представителей позвоночных там нет.

— Как эти животные выдерживают столь колоссальное давление? Я читала, что если перевести это на бытовой язык, то давление там сопоставимо с весом автомобиля, поставленного на человеческий палец. Как у них физиологически происходит адаптация к таким условиям? Там ведь еще и темно, и холодно.

— Да, давление там действительно чудовищное. В физическом пересчете: на каждый квадратный сантиметр тела давят тонны! Это даже не автомобиль, это как если бы вам на ногу встал слон. Секрет в том, что организмы, приспособившиеся к жизни на таких глубинах, более чем на 90% состоят из воды. Жидкость практически не сжимается другой жидкостью.

Главная проблема при погружении на глубину для человека, китов или рыб — это наличие полостей в теле: легких, плавательного пузыря или пазух в черепе. Любая полость под таким давлением мгновенно схлопывается, что приводит к разрушению организма. А у глубоководных беспозвоночных герметичных полостей нет; их тело по консистенции само напоминает жидкость, поэтому там просто нечему разрушаться.

— А как же раковины моллюсков, почему их не расплющивает?

— Раковина — это жесткая оболочка, но внутри нее находится мягкое тело, в котором также нет полостей. Она не герметична: раковина приоткрывается, и давление внутри нее становится точно таким же, как снаружи. Она не предназначена для того, чтобы выдерживать разницу давлений. Но, конечно, это лишь часть сложной истории. Чем глубже мы опускаемся, тем отчетливее виден тренд: биологическое разнообразие сокращается, видов встречается все меньше и меньше.

— Видов меньше, но, наверное, внутри каждого вида количество особей очень велико, так как у них нет серьезной конкуренции и такого большого количества хищников, как на суше?

— В целом верно, но есть нюанс. Если мы говорим об обычном океанском ложе на глубине 4–5 км, то там работает глобальная закономерность: количество жизни с глубиной уменьшается из-за дефицита пищи. Чем глубже, тем меньше еды, а значит, падают и все количественные показатели. С видовым разнообразием еще интереснее: его пик, как ни странно, приходится на глубину 2–3 км, а затем начинается спад. Но в желобах (а они официально начинаются с глубины более 6 км) ситуация иная. Желоб имеет воронкообразный профиль. Это узкая щель, где, как в ловушке, скапливается все, что оседает из толщи воды.

В итоге получается обратный эффект: в обычном океане чем глубже, тем меньше пищи, а в желобе — чем глубже, тем еды больше.

— Исключение из правил.

— Именно. Мы видели это своими глазами: на 9 км жизни количественно больше, чем на 8 км, а на 8 км — больше, чем на 7 км. С увеличением глубины пищевые условия становятся более благоприятными. И те, кто смог приспособиться к экстремальному давлению, оказавшись на дне желоба, получают колоссальное преимущество: огромный пищевой ресурс при минимальной конкуренции. А ведь борьба за еду — это главный двигатель жизни на планете.

— А не поэтому ли многие там становятся гигантами? Это ведь называется «глубоководный гигантизм»?

— Не совсем. Существуют как глубоководный гигантизм, так и глубоководная карликовость, а есть группы животных, чей размер вообще не меняется с глубиной. Это разнонаправленные тренды. Конечно, размер зависит от пищевого ресурса, но это не единственный фактор. В тех условиях, где работали мы, явных гигантов не было. Я упоминал крупных актиний, но они велики лишь в сравнении со своими соседями по дну. Чтобы говорить о закономерностях, нужно сравнивать их с ближайшими родственниками на других глубинах.

— И самое главное: чем животные там все-таки питаются? Тем, что падает сверху, или есть другие источники?

— Обычная жизнь на дне желоба, как и почти везде в океане, зависит от так называемого органического дождя — остатков органики, полученной путем фотосинтеза в поверхностных слоях и опустившейся сквозь толщу воды. Желоб работает как седиментационная ловушка: все, что оседает на его склоны, рано или поздно в силу гидродинамики или землетрясений сползает на самое дно. Однако в океане есть места, где жизнь устроена принципиально иначе. Там органическое вещество синтезируется локально, прямо на месте. Такая жизнь почти не зависит от того, что падает сверху, и в таких точках возникают свои невероятные оазисы.

Важнейшим открытием нашей экспедиции стало обнаружение именно такой жизни на колоссальной глубине. Мы нашли в Курило-Камчатском желобе сообщества, которые не зависят от энергии Солнца.

 — Что это за животные?

— Это организмы, существующие за счет хемосинтеза — процесса получения органического вещества за счет энергии химических соединений. Осуществлять его могут только бактерии. Если фотосинтез — это работа растений, использующих энергию Солнца, то хемосинтез — это работа микробов. Самое интересное, что это симбиоз беспозвоночных (хозяев) — на такой глубине это погонофоры, трубчатые черви из семейства Siboglinidae (их там несколько родов и видов), — и бактерий-симбионтов, живущих внутри их тел. Бактерии используют энергию сероводорода или метана для наращивания своей биомассы, которой и питается хозяин. При такой схеме солнечный свет не нужен.

Пищевые цепочки здесь очень короткие и локальные. Везде в океане, где есть условия для хемосинтеза, происходит мощная вспышка жизни — настоящий оазис среди пустыни.

— Если пофантазировать: а можно ли человеку подсадить таких бактерий, чтобы он стал «хемосинтетическим» и перестал зависеть от обычной пищи?

— Пофантазировать можно. Но в вашем полушутливом вопросе на самом деле есть очень серьезная составляющая. Внутри каждого из нас и так живут килограммы микроорганизмов, это наша микрофлора. Мы критически зависим от нее: эти микробы обусловливают наш иммунитет, они синтезируют важные химические вещества и т.д. Но мы пока не получаем от них калории напрямую. Возможно, в будущем человечество и создаст специальный орган, который позволит нам питаться за счет бактерий-хемосинтетиков.

— Я вспоминаю спутник Сатурна — Титан. Там на поверхности есть жидкость: озера, состоящие из метана. Возможно, там тоже есть жизнь, которая питается этим метаном? Может, там тоже живут свои «моллюски»?

— Это вопрос из области астробиологии. Сейчас ученые изучают тысячи небесных тел, но в нашей системе это прежде всего спутники Сатурна и Юпитера. Если под их ледяным панцирем есть тепло от ядра, то там обязательно будет жидкая среда. А там, где есть жидкость и химические соединения, вполне можно ожидать существования жизни, схожей с нашей хемосинтетической. Открытие хемосинтеза в глубинах океана дало мощнейший импульс поискам жизни в космосе. Мы ждем момента, когда зонды смогут пробурить лед Европы или Энцелада. Вряд ли мы найдем там червячков или ракушек в нашем понимании, но микробная жизнь вполне вероятна. Хотя кто знает, может быть, там тоже возникли сложные многоклеточные формы.

— Андрей Викторович, напоследок такой вопрос. Ученые опускаются на дно океанов эпизодично и точечно. Очевидно, что мы не можем покрыть исследованиями весь океан. Как в таком случае составить полную картину жизни на больших глубинах?

— Мы собираем эту картину как мозаику. Каждая экспедиция — крошечный фрагмент. Но условия в океане часто повторяются, и мы начинаем понимать главные факторы, влияющие на жизнь, видеть закономерности. Мы экстраполируем наши данные: если в 100 разных точках на континентальном склоне мы увидели похожую картину, мы предполагаем, что так устроено везде. Так было с горячими источниками на дне океана: открытие первых стало мировой сенсацией, а сегодня мы нашли их уже сотни и видим закономерности. Мы изучили, может быть, всего 5–10% их разнообразия, но принцип нам ясен.

А теперь я назову цифру, которая поразила даже специалистов. Как вы думаете, какой процент дна Мирового океана человечество видело своими глазами за все время работы современной техники?

— Я думаю, один процент.

— Вы оптимистичны. На самом деле исследователи пришли к выводу, что это даже не один процент, а всего одна тысячная доля процента — 0,001%! Даже если придираться к методам подсчета и допустить погрешность в десять раз, это все равно будет лишь 0,01%.

Мы 200 лет изучали океан вслепую — методом тралов — и лишь в последние полвека получили возможность увидеть его воочию. И за эти 50 лет мы успели рассмотреть лишь одну тысячную процента. Это дает представление о том, каков масштаб работы и сколько открытий еще ждет нас впереди.