Новое исследование Датского центра исследований Хадала сообщает о серии экспериментов по воздействию на морской снег повышенного давления — до 1000 бар, что соответствует давлению на дне некоторых глубоководных впадин мира, на глубине 10 км от поверхности моря. Исследование опубликовано в журнале Communications Earth & Environment.
Морской снег представляет собой хлопья размером в миллиметр, образующиеся, когда липкие мертвые клетки на поверхности моря слипаются вместе с другими мертвыми или умирающими клетками, частицами и бактериями и опускаются на дно. Органическим материалом могут быть мертвые водоросли, мертвые мелкие животные или их фекалии. Вместе его называют морским снегом, потому что хлопья, опускающиеся в толщу воды, выглядят как снег. В одной такой чешуйке помимо частиц органического вещества могут находиться сотни различных бактерий.
«О том, как морской снег реагирует на возрастающее давление, когда он тонет, известно немного. Однако известно, что морской снег является пищей для многих микробов и мелких животных на морском дне», — говорит ведущий автор исследования биолог Питер Стиф. «Эта среда обитания чрезвычайно велика, и между микробами там может быть большое расстояние, но, тем не менее, огромное количество земных организмов процветает под высоким давлением, и мы не знаем, как они это делают».
Помимо того, что морской снег приносит микробам на глубине такие питательные вещества, как органический углерод, азот, сера и фосфат, он также способствует захоронению огромного количества углерода на морском дне. Это происходит, когда водоросль в течение своей жизни поглощает CO 2 из атмосферы, погибает и опускается на дно, унося с собой углерод. Большую часть морского снега съедают животные или расщепляют микробы, но незначительная его часть сохраняется на морском дне.
«Возможно, только 1% морского снега хранится на морском дне. Но со временем он накапливается в огромных количествах. Нефть и газ, которые мы сейчас добываем, в основном создаются таким образом», — говорит Питер Стиф.
Органические вещества достигают глубоководных микробов и другими путями. Данные ряда глубоководных экспедиций, проведенных Датским центром исследований Хадала, показали, что на склонах в глубоком море могут возникать крупные оползни отложений. Такие оползни могут мгновенно отправить большое количество богатых питательными веществами отложений в самые глубокие траншеи.
Теперь Питер Стиф и его коллеги показывают, что другой механизм также гарантирует, что органическое вещество может достичь глубины. В подвале Университета Южной Дании у исследователей есть резервуары под давлением для экспериментов. Резервуары выдерживают давление 1000 бар, что соответствует давлению на глубине 10 км.
Команда наполнила пять резервуаров под давлением морской водой и хлопьями морского снега, которые они сделали из диатомей и бактерий. Каждая чешуйка имела размер около 2 мм в диаметре. Позволяя резервуарам под давлением все время вращаться горизонтально, исследователи добились того, что хлопья продолжали тонуть в воде, не достигая дна резервуара, имитируя таким образом постоянное погружение хлопьев. Каждый день они повышали давление в резервуарах на 50 бар, чтобы имитировать давление на все возрастающей глубине.
Через четыре дня хлопья находились под давлением 200 бар, что соответствует глубине океана 2 км. Затем исследователи открыли первый резервуар, чтобы посмотреть, как поживают хлопья. То же самое происходит после давления 400 бар, давления 600 бар, давления 800 бар и последнего давления после 1000 бар.
«Мы могли видеть, что дыхание бактерий уменьшалось по мере увеличения давления; это означает, что они «поедали» меньше органического углерода. При 600 бар дыхание полностью прекращалось и оставалось таковым вплоть до давления 1000 бар, когда примерно половина чешуек остался — и, таким образом, стал пищей для адаптированных к давлению микробов морского дна», — говорит Питер Стиф.
