Kui peaksite lööma merepõhja ja sõitma edasi alla, satuksite ökosüsteemi erinevalt teistest maa peal. Mitusada meetrit merepõhja setetest asub maapõue: paksud laavakivikihid, mis kulgevad pragudega ja mis katavad umbes 70% planeedi pinnast. Merevesi voolab läbi pragude ja see kivimitega seotud neelude süsteem on tohutu: see on maakera suurim põhjaveekiht, mis sisaldab 4% kogu ookeani ruumalast, ütles ökoloog Mark Lever, kes uurib Aarhusis anaeroobset (hapnikuvaba) süsinikutsüklit Ülikool Taanis.
Merepõhja koorik võib olla ka suurim ökosüsteem maa peal, selgub Leveri sel kuul ajakirjas Science avaldatud uuest uuringust. Seitse aastat inkubeeris ta 3, 5 miljoni aasta vanust basaltkivimit, mis oli kogutud 565 meetri kõrguselt ookeanipõhjast - peaaegu kahe laotud Eiffeli torni sügavusest - ja leidis elusaid mikroobisid. Need mikroobid elavad kaugelt edukatest bakterikommuunidest ookeani keskosas, ja jäävad ellu väävli ja muude mineraalide aeglaseks energiaks muutes.
Kuid kui suur on see keemiliselt töötav ökosüsteem, mis elab täielikult ilma hapnikuta? Kui tema proovi tulemused, mis on kogutud Washingtoni osariigi ranniku alt merepõhjast, on sarnased kogu planeedil leituga, võiksid mitmekesised mikroobikooslused kogu ookeani koorikus ellu jääda, hõlmates kaks kolmandikku maapinnast ja potentsiaalselt kulgedes miili sügavusel.
Merepõhjaaluses maakoores on palju ruumi ja energiarikkaid mineraale - see on tervitatav potentsiaalne elupaik suurele mikroobide kogukonnale - “aga meil pole aimugi, milline ökosüsteem välja näeb, ” ütleb merebioloogilise laboratooriumi mikroobide okeanograafid Julie Huber. Woods Hole'is, Massachusettsis. "Marki tõendid osutavad sellele, et see on väga erinev maailm."
Mikroobid, mis saavad oma energia pigem mineraalidest kui päikesevalgusest, pole kaugeltki haruldased. Nendest niinimetatud kemoautotroofsetest või kemosünteetilistest bakteritest on kõige tuntumad need, mis asuvad süvamere hüdrotermilistes õhuavades. Mõned neist bakteritest elavad sümbiootiliselt hiiglaslike torujate, rannakarpide ja karbikestega, pakkudes neile suurematele organismidele keemiliselt toodetud energiat, kuna nad "hingavad" õhust eralduvat väävlirikka vett - erinevalt sellest, kuidas taimed muudavad päikesevalguse pinnaenergiaks. Kemosünteetilisi mikroobe leidub ka mädanenud ja hapnikuvaeses soo sood, mangroovid ja mererohud - seal, kus teil on haisev must muda, võib teil olla kemoautotroofia, “ütleb Pennsylvania süvamere bioloog Chuck Fisher. Riiklik ülikool College Pargis.
Kuid see, mis muudab Leveri merepõhja mikroobid eriliseks, on see, et nad ei kasuta üldse hapnikku. Hüdrotermiliste õhuavade sümbiootilisi baktereid kirjeldatakse sageli kui elu ilma päikesevalguseta, kuid nad sõltuvad ikkagi päikesevalgusest kaudselt, kasutades energia saamiseks keemilises reaktsioonis päikese toodetud hapnikku. Soolastes olevad kemosünteetilised mikroobid toituvad lagunevatest taimedest ja loomadest, kes said oma energia päikesevalgusest. Isegi süvamere setted kogunevad surnud loomade, taimede, mikroobide ja roojaliste graanulite sortimendist, mis tugineb kergele energiale.
Ookeanilise kooriku mikroobid seevastu sõltuvad täielikult kivimitest saadud ja fotosünteesi käigus täielikult eemaldatud hapnikuta sisalduvatest molekulidest, näiteks sulfaadist, süsinikdioksiidist ja vesinikust. "Selles mõttes on see paralleelne universum, kuna see töötab erinevat tüüpi energiat, " ütleb Lever. Need molekulid annavad palju vähem energiat kui hapnik, luues omamoodi mikroobide aeglase toidu liikumise. Seega kahtleb Fisher selle asemel, et jaguneda ja kiiresti kasvada nagu paljud hapnikupõhised bakterid, kahtlustab maapõue mikroobid kord saja või tuhande aasta jooksul jagunemist.
Hüdrotermiline tuul, mis on kaetud tuubidega, laseb Juan de Fuca mäestikul musta väävlisuitsu. Ookeanilise kooriku mikroobid koguti sadade meetrites merepõhja all sama katusealuse all. (Foto Washingtoni ülikooli kaudu; NOAA / OAR / OER) Kuid lihtsalt see, et nad on aeglased, ei tähenda, et nad oleksid haruldased. "On palju andmeid selle kohta, et pinna all on suur, väga produktiivne biosfäär, " ütleb Fisher.
Lisaks võivad mikroobide populatsiooni suurus kooriku eri piirkondades olla väga erinevad, märgib Huber. Kooriku pragude vahelt leitud vedelikku käsitlevate uuringute kohaselt sisaldab ta mõnes piirkonnas vedelikku umbes sama palju mikroobe kui tavaline süvamerevesi, mida kogutakse 4000 meetri sügavuselt (2, 5 miili): umbes 10 000 mikroobi rakke milliliitri kohta. Teistes piirkondades, näiteks Vaikse ookeani ääres Juan de Fuca kaljul, kus Lever leidis oma mikroobid, on rakke vähem, umbes 8000 mikroobi milliliitri kohta. Ja teistes piirkondades, näiteks hapnikuvabas vedelikus sügaval hüdrotermilistes õhuavades, võib neid olla umbes kümme korda rohkem.
See ei ole ainult mikroobide arv, mis varieerub sõltuvalt asukohast - võimalik, et erinevat tüüpi koorikus leidub erinevaid mikroobide liike. “Eri tüüpi kivimite ja erinevat tüüpi keemia tulemuseks peaksid olema erinevat tüüpi mikroobid, ” ütleb Andreas Teske, Põhja-Carolina ülikooli Chapel Hilli süvamere mikroobide ökoloog ja Leveri paberil kaasautor. Juan de Fuca kaljuron on suhteliselt kuum piirkond, mis purskab uut kivimit, mis kipub olema valmistatud rohkem reageerivatest mineraalidest ja suudab seega pakkuda rohkem energiat. Muud kooriku osad on vanemad, koosnevad erinevatest mineraalidest ja on jahedamad. Ja mõnes piirkonnas jõuab hapnikuga rikastatud vesi pragudeni.
See sissetungiv merevesi hoiab selle merepõhja ökosüsteemi olemasolevast täiesti eraldiseisval tasandil meie hapnikuga küllastunud ökosüsteemist. "Maakoor mängib olulist rolli ookeani ja atmosfääri keemilise koostise mõjutamisel, mõjutades lõppkokkuvõttes tsüklit maa peal, " ütleb Lever . Mõned ühendid, mille kivimitest tekitavad ookeanilise maakoore mikroobid, on vees lahustuvad ja jõuavad lõpuks ookeani. Näiteks magmas leidub väävlit, kuid pärast seda, kui mikroobid kasutavad seda energia saamiseks, muundatakse see sulfaadiks. Siis see lahustub ja muutub oluliseks toitaineks ookeani toiduahelas.
Leveri leidmine kooriku mikroobikooslusest võiks teadusringkondadele katalüüsida nendele küsimustele vastamisele. Näiteks milliseid mikroobid kus leiduvad , kas nad interakteeruvad omavahel ühendatud kivimite pragude kaudu ja millist rolli mängivad nad mineraalide ja toitainete tsüklil? Mõnes mõttes on see väga lihtne uurimistöö. "Suur osa sellest, mida me merepõhjas teeme, sarnaneb sellega, mida me praegu Marsil teeme, " ütleb Huber. "Uudishimu juhtimine on väga sarnane ROV opereerimisega ookeani all."
Lisateavet süvamere kohta saate Smithsoniani ookeaniportaalist.
