Перейти к основным материалам

Перейти к содержанию

Тайны со дна океана

Тайны со дна океана

 Тайны со дна океана

ДЛЯ того чтобы понять, чему так удивились ученые на борту «Элвина», нам стоит немного больше узнать о строении Земли. Считается, что наша планета состоит из твердой оболочки (литосферы), покоящейся на массе жидких, медленно перемещающихся горных пород. Полагают, что эта верхняя твердая оболочка Земли достигает в среднем примерно 100 километров в толщину и составляет всего лишь 0,6 процента от общего объема планеты. Верхняя часть литосферы — кора — не всюду одинакова: она более толстая под континентами, а под срединно-океаническими хребтами — более тонкая, около 6 километров.

К тому же оболочка Земли не представляет собой единого целого, подобно скорлупе неразбитого яйца. Она разделена на большие твердые плиты, а также на множество мелких. Эти плиты называются литосферными. Они составляют континенты и океанические бассейны. Плиты перемещаются относительно друг друга. В местах, где плиты расходятся, они утончаются и образуют рифты срединно-океанических хребтов. Скорость движения плит в среднем по планете составляет 3 сантиметра в год.

В соответствии с теорией глобальной тектоники, когда плиты расходятся вдоль системы хребтов, то горячие породы мантии — слоя, находящегося под земной корой,— выходят наружу. Горячее мантийное вещество образует новую кору в районе океанических рифтов, но плиты от этого не  «срастаются». Более того, они расходятся все дальше и дальше, напоминая огромную незаживающую рану.

Если в районе срединно-океанических хребтов слои на плите наращиваются, то другой конец плиты медленно пододвигается под встречную плиту и затягивается мантийными потоками на глубину, а впоследствии становится частью мантии. Область, в которой плита погружается в мантию, называется зоной субдукции. В этих зонах образуются самые глубокие в мире подводные желоба. Например, Марианский желоб в Тихом океане близ острова Гуам достигает 11 километров в глубину. Если бы можно было поместить в этот желоб самую высокую на земле гору, Эверест, то ее пик все еще находился бы под водой на глубине 2 километров.

Ядовитый оазис

Вследствие повышенной вулканической активности система срединно-океанических хребтов, опоясывающая весь земной шар, усеяна действующими вулканами и гидротермальными источниками. Эти источники извергают из недр земли токсичные струи горячей воды, насыщенной растворенными в ней минералами. Но что удивительно — этот неуютный подводный мир, где давление в сотни раз выше, чем на уровне моря, густонаселен, он не отпугивает живых существ, напротив — привлекает их! Среди сотен видов живых организмов здесь можно встретить бактерии, гигантских моллюсков (длиной около 30 сантиметров) и колонии удивительнейших существ — погонофор с развевающимися, словно перья, ярко-красными щупальцами. Крепко уцепившиеся за дно  погонофоры достигают почти двухметровой длины.

Вытащенные на берег, обитатели термальных источников издают запах тухлых яиц! Но зловоние вызвано не гниением. Так пахнет сероводород — высокотоксичное вещество, в изобилии содержащееся в горячих источниках. В гидротермальных зонах содержатся огромные концентрации кислот, а также меди, марганца, железа, цинка и других металлов. Но погонофоры и прочая морская живность не только не страдают от таких экстремальных условий, сравнимых с местом сброса токсичных отходов, но чувствуют себя здесь превосходно! Почему? Чтобы понять это, давайте узнаем побольше о погонофорах.

Живая загадка

Исследовав погонофор, биологи обнаружили, что эти существа — живая загадка. У них нет ни рта, ни пищеварительной системы. Возникает вопрос: как они питаются и как усваивают пищу? Ученые сделали удивительное открытие: в организме этих животных течет красная кровь — не кровеподобная жидкость, а настоящая, богатая гемоглобином кровь, циркулирующая в их теле и в красных щупальцах.

Загадка усложнилась еще больше, когда биологи исследовали внутреннее строение погонофоры. В тканях ее организма были обнаружены культуры бактерий — около 10 миллиардов бактерий в одном грамме ее веса! В 1980 году одна студентка биологического факультета предположила, что погонофоры живут за счет симбиоза — взаимовыгодного совместного существования двух разных по виду организмов. Исследования подтвердили, что погонофоры, как хозяева, питают бактерий, а бактерии питают их.

Словно жабрами, своими красными щупальцами погонофоры поглощают ингредиенты, такие, как кислород и углерод, необходимые бактериям для производства питательных веществ. Погонофоры не селятся непосредственно близ обжигающих струй термальных источников — что было бы равно самоубийству. Они устраиваются неподалеку, где горячие подземные воды смешиваются с ледяными водами океана. Несомненно, для производства питательных веществ необходима энергия. На поверхности земли и в верхних слоях океана питательные вещества образуются за счет солнечного света, стимулирующего рост растений. Но солнечный свет не проникает в мрачную бездну, где обитают погонофоры.

Энергия из чрева Земли

И все же Создатель гениальным образом позаботился о том, чтобы необходимая энергия поступала прямо из чрева Земли через гидротермальные струи, содержащие соединение с неприятным запахом — сероводород. Это вещество — «солнце» гидротермальных вод — служит источником энергии для бактерий, производящих питательные вещества. Таким образом бактерии — это своего рода гидротермальные «растения», поскольку вырабатываемые ими вещества лежат в основе пищевой цепи обитателей подводных глубин *.

Организм погонофор содержит молекулы гемоглобина, размер которых в 30 раз больше, чем у человека. Эти молекулы связывают все необходимые бактериям химические вещества. Кровь в организме погонофор доставляет эти химические вещества к голодным бактериям, а те, в свою очередь, производят пищу для погонофор.

Глубоководный чудо-зоопарк!

Ни одному из обитателей гидротермальных вод не приходится голодать, поскольку бактерии, словно одеялом — порой многосантиметровой толщины,— покрывают практически все вокруг. Даже в бурлящих водах над горячими источниками иногда образуются целые водовороты бактерий, напоминающие живой бульон. Одни животные, подобно погонофорам, не прочь вступить в симбиоз с бактериями, другие же откровенно кормятся ими. Жизнь в мире гидротерм буквально бьет ключом, в этом отношении гидротермы схожи с солончаками, тропическими лесами и с мелководными коралловыми рифами.

В гидротермальных зонах было обнаружено около 300 новых видов живых организмов. Это гигантские белые моллюски и мидии (пигмент в мире вечной тьмы просто  излишен), также осьминоги и прожорливые белые крабы — любители полакомиться нежными «султанами» погонофор. В случае опасности погонофоры рефлекторным движением быстро прячут свои щупальца в глубине трубки.

Среди прочих обитателей гидротерм — морские пауки, улитки, креветки, блюдечки, веслоногие ракообразные, рыбы, словно черви, скользящие по камням, покрытым толщей бактерий и серы, а также мелкие виды погонофор и других червеобразных. Среди последних некоторые виды кишечнодышащих. Одни по виду напоминают тонкие длинные белые макароны, разбросанные по подводным скалам. Другие имеют уникальную способность выдерживать температуру до 80 градусов по Цельсию! Конечно, глубоководные бактерии, живущие на теле таких животных, тоже выдерживают столь высокие температуры *.

Призрачное мерцание

В 1985 году вблизи гидротермальных источников исследователи, к своему удивлению, обнаружили креветок с двумя похожими на глаза органами, в которых роль хрусталика исполняют чувствительные к свету химические вещества. Естественно, у ученых сразу же возник вопрос: что можно видеть в этом мире вечной тьмы? Чтобы узнать это, они использовали высокочувствительную цифровую фотоаппаратуру, подобную той, что применяют для фотографирования слабо различимых звезд. Аппарат навели на гидротермальный источник, выключили все прожекторы и сделали снимок.

Результат был потрясающий. По словам исследовательницы Синди Ли Ван Довер, на снимке, в местах, где из-под земли выходили струи горячей воды, виднелось «ясно различимое  сияние с четкими контурами». Может быть, креветки воспринимают этот призрачный свет, невидимый для человеческого глаза? В любом случае обнаруженные источники света в гидротермальных зонах «открывают новую область исследований», как добавляет Синди Ли Ван Довер.

Самые большие и самые маленькие

Недавно на дне океана в местах с большим скоплением метана был обнаружен род самых крупных из известных науке бактерий. Открытые в 1997 году «гиганты», напоминающие нить бус, в 100, а то и в 200 раз длиннее обыкновенной бактерии. Эти бактерии довольно прожорливы, они подчистую съедают все ядовитые сернистые соединения в осадочных породах, обеззараживая таким образом территорию для других обитателей океана.

Самый маленький организм тоже был найден недавно в толще океанского грунта — на этот раз на глубине 5 километров! Открытие, сделанное у восточного берега Австралии, описывалось в «Нью-Йорк таймс» как «столь неожиданное, что вызвало шквал международных дебатов». В центре обсуждений был вопрос: можно ли считать живыми организмами эти существа, нанобы, названные так потому, что они измеряются в нанометрах, или в миллиардных долях метра? Нанобы, чем-то напоминающие грибок размером примерно с вирус, имеют ДНК, и, по всей видимости, быстро размножаются, образуя обширные колонии.

Открытия обнаруживают такое изобилие форм жизни, что, по мнению многих ученых, общая масса микробов, обитающих в толще верхнего слоя земной коры, возможно, намного превосходит массу всех живых  организмов на поверхности земли! Эти открытия произвели настоящую революцию в науке. Один ученый сказал: «Вот уже несколько лет, как догма в микробиологии утратила свою силу. С новыми открытиями в этой области все изменилось. Сейчас это практически новая наука».

Более того, эти поистине выдающиеся открытия учат нас тому, что превосходит всякую науку. В Библии сказано об этом очень точно: «Невидимое Его [Бога], вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы» (Римлянам 1:20). Например, Бог очень заботится о чистоте. На это указывает существование бактерий и других морских организмов, обеззараживающих многие потенциально токсичные вещества, извергающиеся из недр земли и образующиеся в результате разложения материи, которая оседает на дно океана. Совершенно очевидно, что Бог заботится о здоровье планеты и всех ее обитателей. Как мы увидим из следующей статьи, эта черта личности Создателя позволяет не сомневаться в том, что он приготовил прекрасное будущее для всего живого на земле.

[Сноски]

^ абз. 14 Химический процесс в котором участвуют бактерии, называется хемосинтезом. Этот термин противопоставляется фотосинтезу, при котором зеленые растения и фитопланктон используют энергию Солнца. Фитопланктон представляет собой растения или подобные растениям организмы, живущие в верхних, освещаемых солнцем, слоях океана.

^ абз. 19 В 1960-е годы ученые начали исследовать теплолюбивые бактерии, обнаруженные в горячих источниках Йеллоустонского национального парка в Соединенных Штатах. Благодаря этим удивительным «пограничным экосистемам,— говорится в книге «Глубины горячей биосферы»,— ученые впервые осознали гениальность кажущихся простейшими форм жизни на нашей планете» («The Deep Hot Biosphere»).

 [Рамка/Иллюстрация, страница 7]

Что такое гидротермальные источники?

В области системы срединно-океанических хребтов, покрытых вулканическими излияниями, сквозь трещины в коре вода просачивается в зоны крайне высоких температур. Нагреваясь и вступая в реакции с горными породами, вода насыщается минералами. Затем она поднимается кверху и извергается обратно в океан через своеобразные подводные сопла, или гейзеры, называемые гидротермальными источниками. Как отмечается в одном издании, «по силе и зрелищности эти источники могут соперничать со своими наземными аналогами».

К тому же температура этих глубоководных источников достигает 400 градусов по Цельсию, что больше температуры раскаленного свинца! Но благодаря давлению, создаваемому километровыми толщами воды, эта сверхгорячая жижа не превращается в пар. Удивительно, но всего лишь в нескольких миллиметрах от горячего источника температура воды обычно всего на несколько градусов выше нуля. Минералы, оседающие на дно из быстро охлаждающейся воды, образуют холмы и своеобразные трубы, или «коптилки». Последние достигают 9 метров в высоту. Одна из «коптилок» — 45 метров в высоту и 10 метров в диаметре — когда ее обнаружили, все еще продолжала расти!

Гидротермальные источники могут то активизироваться, то затухать, что подвергает опасности жизнь обитающих поблизости организмов. Однако некоторые из них выживают, перебираясь из мертвой зоны к действующим источникам.

[Сведения об источнике]

P. Rona/OAR/National Undersea Research Program

[Рамка/Иллюстрация, страница 10]

Горючий лед!

В начале 1970-х годов ученые, работавшие у берегов Северной Америки, обнаружили залежи необычного вещества — гидроокиси метана, в состав которого входят замерзшая вода и горючий газ метан. Выделяют метан живущие в иле микробы, которые питаются органическими останками, оседающими на дно океана. Метан вступает в реакцию с водой, температура которой близка к нулю, в результате образуются кристаллы гидроокиси метана. Внутри этих кристаллов, словно в крошечных ловушках, находится метан. Чтобы образовались кристаллы, температура воды должна быть близка к точке замерзания, а глубина должна быть не меньше полкилометра. Если эти условия соблюдены, кристаллы гидроокиси метана растут, образуя шипучее, по виду похожее на снег вещество. Если достать такой кристалл на берег и поджечь, он горит красноватым пламенем. А после остается лишь лужа воды.

Гидроокись метана — богатый энергетический источник. По оценкам ученых, его запасов в два раза больше, чем всех остальных горючих полезных ископаемых вместе взятых! (Горючие полезные ископаемые включают в себя уголь, нефть и различные природные газы, в состав которых прежде всего входит метан.) Но до сих пор этот богатый источник энергии остается недоступным, поскольку гидроокись метана быстро распадается, если ее изъять из среды, в которой происходит ее синтез.

В местах образования гидроокиси метана также есть глубоководные источники и «коптилки», но, в отличие от горячих источников срединно-океанических хребтов, из них бьет холодная вода. Однако, поскольку в токсичных струях этих источников содержатся метан, сероводород и аммиак, там процветают колонии погонофор, моллюсков, бактерий, питающихся химическими веществами, и прочей живности. Из химических элементов, содержащихся в продуктах жизнедеятельности таких бактерий, образуется известняк — безопасное вещество, входящее в состав кораллов *.

[Сноска]

^ абз. 42 При окислении метана, которое происходит с помощью бактерий, образуется соединение, называемое двууглекислая соль. Она вступает в реакцию с ионами кальция, содержащимися в морской воде, образуя карбонат кальция, или известняк. Известняк в изобилии встречается как близ холодных источников, так и близ горячих «коптилок».

[Схема/Иллюстрация, страницы 4, 5]

(Полное оформление текста смотрите в публикации)

Земная кора

Мантия (частично жидкая)

Глубоководный желоб

Зона субдукции

Литосферная плита

Рифт

Когда плиты расходятся, образуются рифты.

[Иллюстрация]

Срединно-океанический хребет, подобно шву теннисного мяча, опоясывает землю.

[Сведения об источнике]

NOAA/Department of Commerce

[Карта, страница 7]

(Полное оформление текста смотрите в публикации)

Основные океанские рифты и желоба

1. Марианский желоб

2. Восточно-Тихоокеанское поднятие

3. Галапагосский рифт

4. Срединно-Атлантический хребет

[Сведения об источнике]

NOAA/Department of Commerce

[Иллюстрация, страница 8]

Мидии

Мидии найдены на почти километровой глубине на дне каньона в Мексиканском заливе.

[Сведения об источнике]

J. Brooks/OAR/National Undersea Research Program

[Иллюстрация, страницы 8, 9]

Погонофоры

В их нежных щупальцах течет кровь, богатая гемоглобином.

 [Сведения об источнике]

OAR/National Undersea Research Program

[Иллюстрация, страница 9]

Крабы

Их обычная пища — погонофоры.

[Сведения об источнике]

I. MacDonald/OAR/National Undersea Research Program

[Иллюстрация, страница 9]

Гигантские моллюски

Эти моллюски, длиной около 30 сантиметров, найдены на трехкилометровой глубине.

[Сведения об источнике]

A. Malahoff/OAR/National Undersea Research Program

[Иллюстрация, страница 9]

Несколько моллюсков достали со дна океана.

[Сведения об источнике]

Photograph by William R. Normark, USGS

[Иллюстрация, страница 9]

Креветки

У некоторых из них есть органы, подобные глазам. Но что можно видеть в мире вечной тьмы?

[Сведения об источнике]

EMORY KRISTOF/NGS Image Collection

[Иллюстрация, страница 11]

Нанобы

Возможно, мельчайшая форма жизни на земле.

[Сведения об источнике]

Dr. Philippa J. R. Uwins/University of Queensland