Операция «Орлиное гнездо»

Виноградов Г.М.
(«ХиЖ», 2019, №09)

pic_2019_09_39.jpeg

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

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. 

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.

pic_2019_09_40.jpg

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

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.

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…



Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 9/2019) на с. 39 — 41.

123

Разные разности

09.08.2022 17:00:00

…температура в Арктике растет в четыре раза быстрее, чем глобальное потепление

…около половины оплодотворенных яйцеклеток погибает очень рано, еще до того, как мать узнает, что она беременна

…если вы хотите найти безопасный район для проживания, выберите тот, где жители доверяют друг другу и выгуливают много собак…


>>
05.08.2022 17:00:00

Многие самки пауков съедают своих партнеров после спаривания, и большинство самцов относятся к этому покорно. Но есть пауки, которых такое положение вещей не устраивает. И они стараются удрать в самый последний момент.

>>
03.08.2022 17:00:00

Израильские ученые уверены, что взаимная симпатия с потенциальным партнером зависит от того, насколько хорошо они могут синхронизировать свои тела.

>>
01.08.2022 17:00:00

Ученые из Университета Ньюкасла обнаружили новые типы бактерий, которые прилипают к плавающим в морской толще частицам микропластика и путешествуют на них по океану.

>>
26.07.2022 16:00:00

Почти в половине проб воды, взятых из рек по всему миру, присутствуют биологически активные компоненты лекарств в концентрациях, от которых можно ожидать экотоксикологических эффектов.

>>