Полный океан желе

Виноградов Г.М.
(«ХиЖ», 2019, №11)

pic_2019_11_32.jpg

Схема подсчета макропланктона при погружении ГОА «Мир»

Они многочисленны, разнообразны, важны для своих экосистем; многие из них хищные, многие довольно крупные. Однако до недавнего времени они хорошо скрывались от биологов. В буквальном смысле — проходили сквозь сито.

Когда планктонная сеть приходит на борт судна, то в стаканчике, укрепленном внизу ее фильтрующего конуса, остается пара ложек розоватой каши — улов, который сеть нахлебала, пройдя несколько сотен метров столба воды. В богатых приповерхностных слоях каши будет больше, из бедных вод больших глубин сеть принесет ее совсем чуть­-чуть. Под бинокулярным микроскопом эта каша распадется на множество веслоногих рачков-­копепод, почти наверняка в ней найдутся несколько ракообразных покрупнее: эуфаузииды («криль»), амфиподы и небольшие пелагические креветки; встретятся раковинки пелагических моллюсков-­птеропод и напоминающие прямые вермишелинки прозрачные палочки «морских стрелок» — хетогнат, и очень похожие, но черные, палочки — планктонные рыбки-­циклотоны, несколько полупрозрачных пелагических многощетинковых червей и еще пара-­другая разных любопытных тварей. И среди всего этого будут лежать прозрачные окатыши кусочков желе, какие­-то обрывки щупалец, слизистые тяжи и комочки — остатки нежных желетелых организмов, попавших в сеть и растертых потоком воды о тонкую нейлоновую ткань фильтрующего конуса. Если повезет, в пробе найдется уцелевшая медузка или прозрачные колпачки — поплавки сифонофоры, но бóльшая часть желетелых животных окажется разрушенной. (Если же совсем не повезет, то медуза окажется большой, и тогда пробе прямая дорога в брак, ибо выпутать из этого комка мезоглеи и щупалец налипшие на них организмы… н­-да… Впрочем, не будем о грустном.) Понятно, что они тут были, но сколько? И кто?

Желетелых в океане много, и они разные. Помимо всем известных медуз (от крошечных гидромедузок до огромных сцифоидных медуз вроде цианей или хризаор, о которых рассказывалось в одном из предыдущих выпусков цикла), там плавают гребневики, сифонофоры и аппендикулярии (эти, конечно, сами не желетелые, но зато строят огромные слизистые домики). Гребневики, хотя на первый взгляд и похожи на медуз, им совсем не родичи и принадлежат к отдельному типу животных. Они двусторонне­симметричны и передвигаются, гребя рядами пластинок из сросшихся ресничек. Но, как и у медуз, их тела состоят из желеобразной массы, выстеленной одним слоем клеток снаружи и еще одним изнутри. Как и медузы, гребневики — хищники, и у многих из них есть пара длинных ловчих щупалец.

Сифонофоры же, напротив, родичи медуз, те и другие принадлежат к группе организмов, которую раньше называли кишечнополостными, а теперь часто зовут стрекающими. Но они — не одиночные организмы, а колонии: на общей оси сидит множество специализированных зооидов, которые преобразовались в поплавок, в плавательные колокола, в питающихся (и кормящих всю колонию) гастрозооидов с ловчими нитями, половых особей и даже в кроющие пластинки. Достигать такая колония может пары метров в длину, но бывают и небольшие сифонофоры.

Аппендикулярии же вообще принадлежат к тому же типу хордовых, к которому относимся и мы с вами. Правда, они входят в другой, «не наш» подтип и относятся не к позвоночным, а к оболочникам. Это небольшие, редко достигающие сантиметрового размера животные с длинным хвостом, в котором и проходит хорда — шнур из плотной ткани. Нам важно, что их покровы выделяют густую слизь, из которой строится сложно организованный домик, намного превышающий по размерам саму аппендикулярию. В домике она живет, с его помощью отфильтровывает из воды питательные частицы. Когда же он слишком забивается, аппендикулярия попросту сбрасывает его и начинает создавать новый, а старый домик неспешно тонет, постепенно распадаясь...

И вот все это плавает в толще океанской воды. Причем медузы, гребневики и сифонофоры, как уже говорилось, — хищники, стоящие на высоких этажах пищевой пирамиды, так что роль их в экосистемах пелагиали (толще морской воды, удаленной от дна) оказывается достаточно важной. Вспомним хотя бы, какой разгром учинил в пелагиали Черного моря занесенный туда из американских вод гребневик-мнемиопсис, пожиратель зоопланктона и личинок рыб… И понять, как работают пелагические экосистемы, как ветвятся в них трофические цепочки, как проходят сквозь них потоки органического вещества, не зная точно роли желетелых, достаточно сложно. Чтобы говорить о роли, надо сначала разобраться: да сколько же их там?! А сети приносят обрывки щупалец и похожие на прозрачные леденцы окатыши желе­-мезоглеи… Нет, конечно, со временем, особенно при ловах большими сетями, набираются уцелевшие экземпляры медузок, пригодные для составления фаунистических списков и зоологических описаний, но ясно, что в таком виде доходит только неизвестно какая, явно не самая большая их часть. И как тут прикажете быть?

Положение начало меняться в последние десятилетия XX века, когда в практику биоокеанологических работ вошли наблюдения за планктоном из глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА). В лучах их прожекторов даже маленькие планктонные животные, парящие в темном столбе воды, хорошо видны. Что же говорить о более крупных желетелых! И на глазах изумленных исследователей клочья слизи в розоватой кашице планктонных проб развернулись сонмом поразительной красоты созданий, мерцающих в черной воде.

Первые же спуски батискафов «Триест» и «FNRS III» показали, что желетелых в столбе воды плавает много. Больше, чем ожидалось. Сперва это были просто сообщения о фактах. Потом начались попытки подойти к ним «с числом и мерой». Вот тут большой вклад в исследование роли желетелых в планктоне внесли отечественные экспедиции, вначале с подводным аппаратом «Аргус» (теперь он стоит в Геологическом музее им. В.И. Вернадского в Москве, и всякий желающий может на него посмотреть), а позже — с «Мирами». В нашей стране пионерами таких работ были М.Е. Виноградов, Э.А. Шушкина и Ю.Г. Чиндонова, в них также принимали активное участие А.Л. Верещака и автор этих строк.

В основе изучения планктона при погружениях ГОА — подсчет животных, проходящих при погружении аппарата через реперную рамку определенной площади или через реперный куб. Манипулятор ГОА выносит рамку в поле зрения наблюдателя. При работе с гораздо более разреженным макропланктоном возможно использование «большой рамки» площадью 3 м2, образуемой вытянутыми вперед манипуляторами ГОА с зажатым в них фалом. Счет планктона с любым типом рамок обычно велся при погружении аппарата, так как при подъеме «сваливающаяся» с корпуса аппарата вода возмущает пространство перед иллюминатором. Определения животных, их численность и размеры наговаривали на диктофон во время спуска, одновременно надиктовывали глубину нахождения аппарата. На борту судна данные расшифровывали, в каждом слое воды определяли численность представителей разных групп и, исходя из просмотренного объема воды и размеров животных, оценивали их биомассу.

Поскольку из ГОА все-таки не удается просчитывать мелкий, миллиметрового размера мезопланктон, важно было сопоставить объединенные данные по разным орудиям лова: результаты прямых наблюдений (животные крупнее полутора сантиметров), ловов планктонными сетями и большими батометрами, огромными закрывающимися «стаканами», поднимавшими из глубин до 150 литров воды с определенных горизонтов (по этим пробам учитывалась совсем уже мелочь). Весь фокус был в том, чтобы провести такие работы подряд, в одной точке и без временного разрыва между ними.

Оценка состава и количества желетелых животных по результатам таких комплексных исследований в корне изменила представления об их роли в пелагических сообществах всей толщи вод океана или, по крайней мере, его батиальных глубин — верхних трех километров столба воды. Оказалось, что на этих глубинах желетелые составляют 80–90% сырой массы планктона. Правда, тут надо иметь в виду, что значительную долю их массы составляет вода. Но все равно, даже если «отсечь» эту воду и выражать биомассу планктона в содержащемся в нем органическом углероде, вклад желетелых остается огромным: 25–40% от общей биомассы. Прежняя точка зрения, что вот есть рачковый планктон, который определяет суть происходящих в пелагиали процессов, и есть разные не столь важные примеси к нему, оказалась весьма далекой от действительности. Очевидно, что желетелые играют важнейшую роль в транспорте органического вещества и энергии из «светлой» приповерхностной продуцирующей зоны, где идет фотосинтез, в глубины океана, что они образуют существенную часть пула плотоядных животных столба воды. И это требует гораздо более серьезного отношения к ним при расчетах продуктивности океанских экосистем.

На глубинах более 3000 метров роль хищников в пелагиали снижается (это общая закономерность), и на первые позиции выходят фильтраторы и детритофаги — те, что собирают провалившиеся на эти глубины крохи еды с пиршественного стола «верхних этажей». И тут большое значение имеют аппендикулярии, чьи слизистые домики эффективно вылавливают из воды детритную взвесь.

Выяснилось и другое. Еще первые спуски на «Аргусе» в Черном море показали, что желетелые не распределены равномерно в столбе воды, а норовят сформировать узкие пиковые скопления на «полочках» гидрологических границ, толщиной в первые метры или десятки метров. Оно и понятно: на границах скачком меняется плотность воды, так что для желетелых они весьма ощутимы. Обнаружение этого обстоятельства тоже сильно повлияло на представления о распределении планктона в столбе воды. Слой плотного скопления желетелых вполне может играть роль фильтра, перехватывающего вертикальные потоки органики. А вертикальные ловы планктонными сетями, когда сеть проходит от начала лова до своего закрытия несколько сот метров столба воды, никак не могли этого показать: пики неизбежно «размазываются» на весь этот столб. Это только наблюдения из ГОА можно «нарезать» на слои нужной толщины (при первичном подсчете обычно используется шаг в 10 метров).

pic_2019_11_34.jpg

Гребневики-плевробрахии во время охоты на рачков-­калянусов свивают щупальца спиралями (зарисовка М.Е. Виноградова из аппарата «Аргус», 1982)

Тогда же, в черноморских погружениях, удалось получить и новые данные о поведении желетелых в столбе воды. Например, оказалось, что небольшие черноморские тентакулятные (щупальцевые) гребневики-­плевробрахии не просто волочат свои щупальца за собой, как это всегда рисовали (и как они иногда действительно делают), но могут вывешивать их в воде красивыми спиралями, превращая в некий аналог ловчих сетей пауков-­крестовиков.

Позже черноморские наблюдения были подтверждены данными из открытого океана, где тоже удалось наблюдать пиковые скопления желетелых в узких слоях воды. Такие слои могут создавать и упоминавшиеся выше аппендикулярии, и тогда вода под ними полна хлопьев «морского снега» из остатков сброшенных домиков. «В столбе воды полно какого­-то гигантского снега, снежинки очень оформленные, сантиметров по пять и крупнее, м. б. остатки домиков аппендикулярий. Причем сыплются сверху, я даже знаю откуда: когда всплывали и светили ичимаем катеру (ичимай — это такой яркий голубоватый фонарь), снежинки эти стали густеть выше 80 м, а где­-то на 60 м в воде был слой, весь забитый шарами желе, казалось, их чуть ли не больше, чем воды. И на тех же 60 м (примерно верх сезонного термоклина) их как ножом отрезало: раз, и ни одного, и только видно было, как макушка слоя вниз провалилась, как шампиньоны на грядке…» (Из записей автора о погружении на ГОА «Мир» на 9° с. ш. над Восточно-­Тихоокеанским поднятием в 2003 г.).

Помимо прочего, вся эта история великолепно подтверждает, что и в наши дни прямые наблюдения за природой могут принести самые неожиданные результаты.

К сожалению, финансовые и административные пертурбации первых десятилетий XXI века поставили «Миры» на прикол, а попытки адаптировать упомянутую методику для спусков необитаемых буксируемых аппаратов показали, что даже весьма хорошие телекамеры не могут полноценно заменить тут человеческие глаза. Во всяком случае, пока еще не могут. Так что сейчас тема прямого подсчета планктона в столбе воды несколько заглохла. Что до важнейшего вопроса об истинной роли желетелых в экосистемах океанической пелагиали, то он еще далек от окончательного разрешения.

123

Разные разности

23.09.2021 20:00:00

Высокая озабоченность людей глобальным потеплением скорее связана с высоким уровнем их достатка, чем с масштабом грядущих климатических неприятностей на территории их проживания.

>>
08.09.2021 17:00:00

…иммунная система борется с инфекциями с разной интенсивностью в зависимости от времени суток…

…чрезмерное пристрастие к кофе приводит к уменьшению объёма мозга и увеличивает риск развития деменции и инсульта…

…обнаружена значительная корреляция между моментом инерции барицентрического движения Солнца и изменениями среднегодовой температуры Мирового океана в местах основных океанических течений…


>>
24.08.2021 17:00:00

Время от времени китайцы пускаются в путешествия: кто в поиске лучшей доли, кто для удовольствия. Кто они, те китайцы, что едут в РФ в последние 30 лет? Подробное исследование провел социолог из Южно-Уральского университета А.А. Авдашкин.

>>
11.08.2021 18:00:00

Научная группа из Международного института прикладного системного анализа во главе с Дмитрием Щепащенко сумела точно подсчитать объем лесной биомассы РФ.

>>
04.08.2021 17:00:00

…считается, что на микробиом кишечника в первую очередь влияет образ жизни, однако результаты 14-летнего наблюдения за популяцией бабуинов в Кении говорят, что решающую роль играют наследственные факторы…

…тело человека претерпевало и до сих пор претерпевает весьма существенные изменения под воздействием факторов окружающей среды, главным образом — температуры…

…новая маска со специальными сенсорами позволяет выяснить, болен ли человек ковидом; сенсоры могут быть настроены на работу и с другими вирусами…

>>