Gigantyczne robaki odkryte głęboko pod oceanem stawiają naukowców przed wielką zagadką

Robaki-olbrzymy w dnie oceanu: zaskakujące odkrycie

Podwodne kamery i czujniki zazwyczaj skupiają się na widocznym życiu wokół gorących źródeł. Teraz badacze kierują wzrok jeszcze niżej — w głąb samej skorupy oceanicznej, gdzie kryje się ukryta fauna, której nikt się nie spodziewał.

Wokół czarnych palaczy i innych źródeł hydrotermalnych życie dosłownie kipi: kraby, małże, maty bakteryjne i słynne rurkowce olbrzymie Riftia pachyptila. Ten obraz był biologom dobrze znany. Niespodzianka przyszła jednak ze znacznie głębszych warstw. Podczas nowych badań międzynarodowy zespół natrafił na gigantyczne robaki — nie na powierzchni dna, lecz w jamach i szczelinach skorupy oceanicznej, pod warstwą osadów.

Te „podziemne" robaki nie żyją na powierzchni dna morskiego, lecz w ukrytej warstwie biomasy znajdującej się pod oceanami.

Zwierzęta te egzystują na głębokościach setek metrów, w całkowitej ciemności. Nie dociera do nich żadne światło ani praktycznie żadne organiczne resztki z góry. Mimo to okazują się żywotne, dobrze odżywione i zanurzone w złożonych wspólnotach mikrobiologicznych. To odkrycie obala dawne przekonanie o niemal sterylnym podglebiu głębin oceanicznych.

Jak te zwierzęta tam trafiają?

Badacze pierwotnie poszukiwali larw w pobliżu źródeł hydrotermalnych. Larwy takie unoszą się w wodzie, opadają na dno i zasiedlają nowe kominy. Podczas prac wiertniczych i pompowania zauważono, że w krążących gorących płynach transportowane były nie tylko bakterie, ale też materiał zwierzęcy.

Na tej podstawie zarysował się następujący scenariusz:

• larwy dryfują w pobliżu źródła hydrotermalnego;
• gorące płyny wypływające z kominów są częściowo wciągane w dół, przez szczeliny w skorupie;
• larwy i mikroorganizmy zostają wciągnięte do tej podziemnej sieci;
• część z nich przeżywa i osiedla się w jamach oraz kanalikach, czerpiąc energię z reakcji chemicznych.

Zdaniem naukowców tworzy się w ten sposób połączenie między trzema głównymi strefami oceanu: kolumną wody, dnem morskim i podziemną skorupą. Ten sam gatunek może potencjalnie występować w różnych warstwach tego systemu, za każdym razem przystosowany do odmiennych warunków.

Ocean okazuje się nie zbiorem odrębnych siedlisk, lecz ciągłym systemem, przez który przepływają woda, ciepło, minerały i organizmy.

Ukryta biomasa pod oceanem

Geobiolodzy od jakiegoś czasu podejrzewają, że w dnie oceanicznym kryje się ogromna mikrobiologiczna biosfera. Bakterie i archeony czerpią tam energię z reakcji chemicznych zachodzących między skałami, wodą i rozpuszczonymi gazami. Nowe odkrycie wskazuje, że ten podziemny świat to nie tylko mikroorganizmy — zamieszkują go również organizmy wielokomórkowe, w tym olbrzymie robaki.

Co naukowcy rozumieją przez „warstwę biomasy"?

Warstwa biomasy to obszar charakteryzujący się dużą ilością żywej materii na jednostkę objętości, rozciągający się na rozległych powierzchniach. W tym przypadku mamy do czynienia z trzema wyraźnymi poziomami:

Gigantyczne robaki w podziemiu wydają się, podobnie jak Riftia na powierzchni, silnie zależne od symbiotycznych bakterii. Bakterie te wykorzystują siarkowodór lub metan z gorących płynów jako źródło energii. Robak w zamian udostępnia im przestrzeń w swoim ciele i ochronę, otrzymując w zamian niezbędne substancje odżywcze.

Zagrożenie ze strony głębokomorskiego górnictwa

Równolegle do tego przełomowego odkrycia naukowego rośnie zainteresowanie przemysłu i niektórych państw metalicznymi zasobami głębin. Konkrecje, złoża siarczków i bogate w kobalt skorupy zawierają metale, które firmy chcą wykorzystywać do produkcji baterii i zaawansowanych technologii.

Szczególne zainteresowanie budzą obszary wokół śródoceanicznych grzbietów oraz aktywnych i kopalnych pól hydrotermalnych. Właśnie tam tworzą się bogate złoża rud. I właśnie w tych rejonach żyją nowo opisane robaki oraz ich mikrobiologiczni partnerzy.

Podziemna fauna jest zagrożona, zanim zdążyliśmy poznać jej zasięg, różnorodność i rolę w ekosystemie.

Mechaniczne wydobycie może rozrywać dno morskie, wywoływać chmury osadów i zaburzać wzorce prądów. Działania wiertnicze w gorących systemach mogą zmieniać podziemną cyrkulację wody. W efekcie mogą ulec zmianie temperatura, skład chemiczny i przepływ w „warstwach robaków". Wiele z tych zwierząt toleruje jedynie bardzo wąski zakres warunków środowiskowych.

Dlaczego biolodzy apelują o ochronę

Naukowcy wzywają do wprowadzenia rygorystycznych przepisów i odroczenia działalności komercyjnej. Postulują:

• rozległe strefy ochronne wokół aktywnych pól hydrotermalnych;
• gruntowny ekologiczny monitoring bazowy przed ewentualnym wydobyciem;
• międzynarodowe porozumienia uwzględniające explicite podziemną biosferę;
• finansowanie badań nad niewidocznymi ekosystemami w skorupie oceanicznej.

Bez takich środków głębokomorskie górnictwo może bezpowrotnie zniszczyć nieznaną jeszcze, lecz funkcjonalnie istotną część biosfery. Konsekwencje dla chemii oceanów, obiegu węgla, a nawet procesów klimatycznych są trudne do przewidzenia.

Okno na potencjalne pozaziemskie oceany

Systemy hydrotermalne od dawna uważane są za kandydatów na miejsca narodzin życia na Ziemi. Mieszanie gorącej, bogatej w minerały wody z chłodniejszą wodą oceaniczną może wytwarzać gradienty energetyczne. Mikroorganizmy uczą się je wykorzystywać i budują na ich podstawie całe ekosystemy. Nowe wyniki przesuwają tę ideę jeszcze dalej — ku głębinom.

Naukowcy zajmujący się planetami przyglądają się oceanom ukrytym pod lodowymi skorupami księżyców takich jak Europa (Jowisz) czy Enceladus (Saturn). Pomiary wskazują na możliwą aktywność hydrotermalną w ich skalistych jądrach. Jeśli ciepła woda przesącza się tam przez szczeliny, mogą powstawać systemy przypominające ziemskie źródła.

Kto rozumie, jak życie przetrwa w ciemnej, porowatej skorupie oceanicznej na Ziemi, zyskuje lepsze wskazówki, gdzie i jak szukać życia poza naszą planetą.

Misje takie jak Europa Clipper skupiają się na oznakach chemicznej nierównowagi, organicznych cząsteczkach i ewentualnych wyrzutach pióropuszy. Wiedza o podziemnych robakach, bakteriach i ich sieciach pokarmowych pomaga projektować bardziej celne czujniki i strategie pomiarowe.

Źródła hydrotermalne: znacznie więcej niż spektakularne kominy

Co dokładnie dzieje się w takim źródle?

Źródło hydrotermalne powstaje tam, gdzie woda morska wnika głęboko w skorupę oceaniczną, nagrzewa się od kontaktu z magmą lub gorącymi skałami i z powrotem wyrzuca rozpuszczone minerały. Wypływająca woda może osiągać temperaturę ponad 300 stopni Celsjusza, lecz nie wrze z powodu ogromnego ciśnienia. Gdy styka się z chłodniejszą wodą oceaniczną, minerały wytrącają się i budują kominy oraz pola złóż.

Wokół tych źródeł spotykamy:

• gęste kolonie rurkowców olbrzymich;
• małże i przegrzebki z symbiotycznymi bakteriami;
• rzadkie kraby, krewetki i ślimaki, często endemiczne dla jednego regionu;
• masywne maty bakteryjne czerpiące energię z reakcji chemicznych zamiast ze światła.

Nowe badania dodają do tego obrazu czwarty element: „podspodnią" faunę w samej skorupie, korzystającą z tego samego silnika chemicznego, lecz pozostającą całkowicie poza zasięgiem wzroku.

Co to odkrycie oznacza dla przyszłych badań

Istnienie dużych robaków pod dnem morskim zmusza badaczy do sięgania po nowe techniki. Same kamery na robotach już nie wystarczą. Rdzenie wiertnicze, systemy pompowania in situ, pomiary sejsmiczne i modele przepływów muszą razem odtworzyć obraz podziemnej sieci kanałów, przez które przemieszczają się gorąca woda, substancje chemiczne i organizmy żywe.

Konsorcja badawcze pracują już nad instrumentami, które pozwolą:

• długotrwale monitorować temperaturę i skład chemiczny w drobnych szczelinach skorupy oceanicznej;
• filtrować ślady DNA z krążącej wody w celu wykrywania ukrytej fauny;
• z wysoką rozdzielczością kartować mikrostruktury porów i pęknięć.

Studenci geologii, biologii i techniki morskiej mają tu do dyspozycji zupełnie nowe pole badawcze, gdzie krzyżują się różne dyscypliny naukowe. Specjaliści od modelowania klimatu mogą uwzględniać tę podziemną biosferę jako potencjalny czynnik w powolnych cyklach węgla i siarki. Inżynierowie pracujący nad głębokomorskim górnictwem muszą weryfikować swoje projekty pod kątem ekologicznych wartości progowych — także tych dotyczących niewidzialnych organizmów.

Dla szerszej publiczności to odkrycie otwiera fascynujące możliwości. Wirtualne symulacje systemów hydrotermalnych i interaktywne mapy śródoceanicznych grzbietów mogą pokazać, jak dynamiczne jest dno morskie. Projekty edukacyjne mogą umożliwiać dzieciom eksperymentowanie z prostymi chemicznymi „mini-źródłami" w klasie, ilustrując w ten sposób, jak energia powstaje z gradientów chemicznych. Abstrakcyjny obraz gigantycznych robaków w ciemności zyskuje w ten sposób wymiar bliski codziennemu życiu.