Операция «Орлиное гнездо»

Результаты научных исследований, в том числе и исследований жизни в океане, бывают весьма интересны. «Ученые обнаружили…» — такие заголовки, хоть и затрепанные СМИ, по-прежнему привлекают внимание. Но не менее интересен бывает и сам процесс обнаружения (а порой и необнаружения) нового. Один такой эпизод я и хочу рассказать.

Эуфаузииды, собравшиеся к светильнику ГОА на вершине гидротермального столба на глубине 734 м. Фото из сферы аппарата. Рисунок и фото автора

В 70­-х годах XX века простая истина, что вся жизнь в океане кормится за счет органического вещества, которое нафотосинтезировали планктонные водоросли в освещенном верхнем 200-­метровом слое воды, перестала быть таковой. На дне океана были найдены горячие источники, выносящие в придонную воду множество разных веществ вроде метана и соединений серы. И на этих веществах развивались многочисленные хемосинтезирующие бактерии, создающие органику не за счет энергии света, а за счет энергии химических превращений. На бактерий, естественно, нашлись свои едоки, и в местах выхода термальных вод («черные курильщики» и не столь эффектные «холодные» высачивания) возникали богатейшие гидротермальные экосистемы с потрясающим обилием организмов, причем возникали они в том числе и в беднейших глубоководных районах океана. (Подробнее про них я писал в № 1 «Химии и жизни» за этот год.)

Тогда появилась идея, что этот альтернативный источник органики может иметь большое значение в питании нижних «этажей» океана. Однако тут есть несколько «но». Во-­первых, гидротермальные экосистемы привязаны ко вполне конкретным геологическим структурам (вроде срединно-­океанических хребтов) и отнюдь не распространены по всему океанскому дну. Поля горячих источников — это все же булавочные уколы на карте. Во-­вторых, похоже, «всё, что они там производят, они там же и потребляют»: потоки вещества в системах замкнуты сами на себя и наружу оно не больно­-то разбазаривается.

Но все же некое локальное обогащение окружающей биоты там может случаться. В частности (только один аспект проблемы!), следы такого обогащения, если оно распространяется не только по дну, но и в толщу воды, можно попытаться поискать по сгущению «обычного» океанского планктона вблизи дна в районах истечений — по увеличению числа планктонных животных в кубометре воды над гидротермами по сравнению с вышележащими слоями. Однако прицельный облов тонких придонных слоев классическими планктонными сетями в рифтовых долинах (в которых обычно и расположены «горячие» гидротермы) весьма и весьма сложен, а при вечном дефиците времени для забортных работ практически попросту нереален. Сложный рельеф, неожиданные течения, к тому же необходимо попасть точно в район небольшого гидротермального поля, спустив сеть на нескольких километрах троса…

И тут на помощь приходят наблюдения из подводных аппаратов, способных и выйти куда надо, и просмотреть нужные слои воды. Планктон при этом считают в «вырезанном» реперной рамкой объеме воды. Сами же планктонные организмы хорошо видны в лучах прожекторов подводного аппарата, как пылинки в луче света в темной комнате. С точным определением встреченных организмов, конечно, возникают проблемы, но численность можно подсчитать довольно точно.

Такие подсчеты из глубоководных аппаратов «Мир» мы проводили над несколькими гидротермальными полями Атлантики и Тихого океана, но явственного обогащения выявить не удалось. Иногда вроде бы наблюдалось увеличение в пригидротермальных слоях количества желетелых животных (медуз, гребневиков, сифонофор) и плавающих в своих слизистых домиках аппендикулярий — но все они обладают плавучестью, близкой к нейтральной, то есть в воде не тонут и не всплывают. В тех же слоях воды поднималась и концентрация «морского снега», мертвых органических хлопьев, возникающих при разложении всяких останков фито­ и зоопланктона, фекалий и сброшенных домиков тех же аппендикулярий в столбе воды. «Морской снег» тоже обладает практически нейтральной плавучестью и медленно-медленно опускается ко дну. Уж он-­то точно не может питаться гидротермальной органикой. И раз особенности местной гидрологии обеспечивали механическое скапливание здесь «морского снега», они же могли обеспечить и повышение концентрации обладающих сходной плавучестью желетелых. Вопрос оставался открытым (забегая вперед, скажу, что он и сейчас еще не закрыт).

И тут вроде бы подвалило.

Аккурат на сколе веков, 5 декабря 2000 года, на вершине горы Атлантис Срединно-­Атлантического хребта (30°07.5’ N; 42°07.2’ W), американская экспедиция на научно-­исследовательском судне «Атлантис» нашла новое гидротермальное поле — Лост-­Сити. Геологически поле уникально. Во-­первых, оно сидит на вершине горы, на глубине всего 800 м. Во-­вторых, из­-за особенностей бьющего из дна раствора здесь нет «черных дымов», отлагающих сульфидные колонны. Вместо них формируются белые карбонатные башни, потрясающе вертикальные столбы до 60 (шестидесяти!) метров высотой, которые врезаются в проходящий над вершиной Атлантиса поток. При этом из-­за своего высокого положения поле омывается не беднейшими глубинными водами, а вполне обитаемыми, и мимо башен Лост­-Сити в большом количестве проносит пелагических креветок, хетогнат, сифонофор и прочую живность.

В 2002 году там работала наша экспедиция на научно-исследовательском судне «Академик Мстислав Келдыш». Во время спуска аппарата «Мир» обнаружилось, что вокруг башен вьются рои планктонных рачков (эуфаузиид и пелагических амфипод­-гипериид), а ловы планктонными сетями вроде бы тоже дали повышенную концентрацию планктона над вершиной Атлантиса и расположенным на ней полем, о чем и опубликовали в 2003 году статью в журнале «Океанология». В 2003 году здесь, снова с «Келдыша», велись киносъемки научно­-популярного фильма Джеймса Камерона «Чужие из бездны», и на фрагментах подводных видеозаписей, показанных на борту, вновь можно было увидеть, как некие эуфаузииды в большом количестве роились у прожекторов работающих на Лост-Сити аппаратов.

Схема наблюдения планктона в набегающем потоке воды при работе на столбах Лост-­Сити (операция «Орлиное гнездо»)

В том же году американцы работали здесь с глубоководным аппаратом «Алвин» и тоже видели прибашенные рои пелагических рачков. То, что они их видят не первыми, им в голову не пришло, и они радостно оповестили мир, что поле Лост­-Сити живое («Alive! Alive!» — так называлась публикация в блоге их экспедиции). Говорилось там, например, что возле башен вьются «мелкие креветкоподобные существа» (эуфаузииды), а также амфиподы, причем «некоторые амфиподы, обнаруженные на Лост-­Сити, весьма отличаются от типичных». Последнее утверждение было проиллюстрировано снимком, на котором можно легко опознать гиперииду рода Primno, одного из наиболее обычных родов планктонных амфипод Мирового океана. Надо сказать, что к моменту публикации своих данных в журнале «Science» в 2005 году они большинство таких багов исправили. Но это случилось позже, а в тот момент было важно, что они тоже видели здесь рои.

Казалось бы: вот оно, искомое обогащение! Радуйтесь, нашли! Но кое-что смущало. Смущало, что увеличение концентрации планктона показала единственная серия сетных ловов, а над вершиной горы, где течение рвется и завихряется, можно ожидать большой горизонтальной пятнистости в распределении планктонных животных, и кто знает, не влепили ли мы сеть в богатое пятно. Смущало, что рачки, в массах наблюдавшиеся у дна, хорошо идут на свет, а аппараты там работают, естественно, с включенными прожекторами. Много чего смущало. И вот в 2005 году, в 50-­м рейсе «Академика Мстислава Келдыша», нам удалось снова попасть на Лост-­Сити.

Объем статьи ограничен, так что я не буду писать, как выяснилось, что та, старая сетная серия, похоже, пришлась именно на пятно побогаче. Как прикидывали, откуда у вершины могли взяться эуфаузииды с гипериидами, если предположить, что они «левые», и оказалось, что в этом случае им взяться неоткуда, кроме как из набегающего на гору потока, тем более что глубины тут для них привычные. Но вроде нет их столько в этом потоке. Значит — как бабочки, на фонари?

В том рейсе «Миры» у Лост­-Сити трижды спускались, чтобы выполнить исследования по планктонной программе — просчитать планктон во всем столбе воды от начала темных слоев до дна. С работой у основания башен. Научными наблюдателями в них были А.Л. Верещака и ваш покорный слуга.

Из «отчета наблюдателя»: «При проходах ГОА (глубоководного обитаемого аппарата. — Примеч. ред.) вблизи дна неоднократно отмечались хетогнаты и планктонные рыбы, преимущественно циклотоны, реже — миктофиды и топорики (Sternoptychidae), а также мелкие мизиды и пелагические креветки. Были обильны эуфаузииды, однако точное их количество определить затруднительно, так как рачки активно собирались на свет ГОА и роились вокруг прожекторов».

Отдельно мы подсчитывали планктон в набегающей воде. Я уже говорил, что Лост-­Сити украшено 60-­метровыми карбонатными башнями, лучшими насестами для наблюдения за потоком. ...И вот аппарат выходит к самой здоровой из них и начинает всплывать вдоль отвесной стены. Долго всплывает. Свежие снежно-­белые и старые грязно-­белые участки колонны скользят перед иллюминатором, сидящий в расщелине здоровенный краб машет клешней... Вершина. Небольшая, с маленькую комнату, площадка, окруженная тремя тупыми зубцами. В центре мутными клубами поднимается прозрачный, опалесцирующий в свете прожекторов флюид (гидротермальный раствор из источника). Аппарат выворачивает носом навстречу течению и подходит к обрыву. Центральный иллюминатор в сфере ориентирован немного вниз, видно, как край башни уходит «из-­под ног» и теряется в темноте. Сбоку вьется здешний хозяин — полутораметровый каменный окунь. Аппарат принимает немного воды и, как орел в гнездо, опускается на вершину столба...

Из «отчета наблюдателя»: «Специальные наблюдения, проведенные при работе ГОА на вершине ~ 60-­метровой башни с меткой «Exomar­-12», подтвердили, что эуфаузииды рода Nematoscelis не держатся у дна и построек постоянно, а проносятся мимо них течением из внешней толщи воды. Через некоторое время после того, как аппарат сел на вершину постройки, был погашен весь свет как вне, так и внутри аппарата. Через 10 минут свет был зажжен вновь, и оказалось, что все кружившиеся возле аппарата планктеры за это время были унесены набегающим течением, у иллюминаторов было пусто. Затем течение периодически приносило эуфаузиид и гипериид, которые не уплывали дальше, а активно плыли к светильникам аппарата и постепенно образовывали новый рой. Таким образом, задерживаясь у светильников ГОА, рачки постепенно накапливаются в поле зрения наблюдателя, что и создает видимость присутствия «придонных роев».

Кроме эуфаузиид, в состав наблюдавшихся роев входили (в меньшем количестве) гиперииды Platyscelus ovoides (свободно плававшие в воде, преимущественно спиной вниз) и Primno, а также мальки рыб­-топориков Sternoptychidae, все — обычные представители фауны столба воды на этих и меньших глубинах, обнаруженные и в сетных ловах, и в столбе воды при спусках ГОА. А вот многочисленные в 2002 году Paraphronima crassipes встречены не были.

Для уточнения визуальных определений вьющийся у светильников рой был обловлен слэп-­ганом (всасывающее устройство, немного напоминающее по принципу работы пылесос. — Примеч. авт.). В пробе оказались многочисленные эуфаузииды и гиперииды Primno. Гипериид­-платисцелид слэпганом поймано не было, но два экз. Platyscelus ovoides, привлеченных светом аппарата, попали в контейнеры для геологических образцов, отбиравшихся на вершине этого же столба в текущем и в предыдущем погружениях ГОА».

Короче, не было там никакого пригидротермального обогащения. А был артефакт: непрерывно наносимые потоком и изначально даже не очень и многочисленные обычные планктонные рачки «открытой воды» цеплялись за свет аппарата и начинали виться вокруг и таскаться за ним по полю, создавая роскошную иллюзию густых придонных роев. Такие дела. Отрицательный результат — тоже результат. Остался вопрос открытым…