Ученые обнаружили неожиданный источник пищи в глубоком океане

Давление на глубине океана может питать скрытую микробную жизнь, незаметно изменяя углеродный цикл Земли. Credit: Shutterstock

Ученые обнаружили неожиданный источник питания в глубоком океане, который может изменить представления исследователей как о морских экосистемах, так и об углеродном цикле Земли. Новое исследование Университета Южной Дании (SDU) показывает, что микробы глубокого океана не живут в такой бедной питательными веществами среде, как считалось ранее.

Исследователи выяснили, что крошечные тонущие частицы, известные как «морской снег», выделяют растворенный углерод и азот по мере погружения в глубокое море. Эти утекающие питательные вещества становятся немедленным источником пищи для микробов, обитающих в окружающей морской воде.

Глубоководное давление открывает скрытые питательные вещества

Морской снег состоит из крошечных комочков мертвых водорослей, микробов и других органических материалов, дрейфующих в океане. Согласно исследованию, когда эти частицы достигают глубины от 2 до 6 километров, огромное гидростатическое давление начинает вытеснять из них растворенное органическое вещество.

«Давление действует почти как гигантская соковыжималка, — говорит первый автор исследования, биолог и доцент Петер Штиф из исследовательских центров Nordcee и Danish Center for Hadal Research. — Оно выжимает растворенные органические соединения из частиц, и микробы могут использовать их немедленно».

Результаты были опубликованы в журнале Science Advances в статье «Гидростатическое давление вызывает сильную утечку растворенного органического вещества из частиц "морского снега"».

Исследователи подсчитали, что тонущий морской снег может терять до 50% своего исходного углерода и от 58% до 63% исходного азота во время погружения в глубокий океан.

Открытие может изменить понимание углеродного цикла

Результаты также имеют важные последствия для углеродного цикла Земли. Ученые долгое время предполагали, что большая часть углерода, переносимого морским снегом, в конечном итоге захоранивается в глубоководных отложениях. Однако, если большие количества углерода вытекают до того, как частицы достигнут дна, то в отложениях может сохраняться меньше углерода, чем считалось ранее.

Вместо этого большая часть растворенного углерода остается взвешенной в глубоких водах океана, где может находиться сотни или даже тысячи лет, прежде чем постепенно вернуться в поверхностные воды и в конечном итоге в атмосферу. Углерод, который захоранивается в донных отложениях, напротив, может оставаться запертым на миллионы лет.

«Этот процесс влияет на то, сколько углерода океан может хранить и как долго, — говорит Петер Штиф. — Это актуально для понимания климатических процессов и для улучшения будущих моделей».

Моделирование морского снега в условиях экстремального давления

Чтобы изучить процесс, исследователи воссоздали морской снег в лаборатории, используя диатомовые водоросли — микроскопические водоросли, которые естественным образом слипаются, опускаясь в толще океана. Команда поместила искусственные частицы в специально разработанные вращающиеся камеры высокого давления, которые удерживали морской снег во взвешенном состоянии. Эксперименты показали, что до половины углеродного содержимого частицы вытекало во время погружения. Большая часть высвободившегося материала состояла из белков и углеводов, которые свободноживущие глубоководные микробы могут легко потреблять.

Микробы реагируют почти мгновенно

Вытекшие питательные вещества быстро стимулировали рост микробов. Всего за два дня численность бактерий увеличилась в 30 раз, а скорость дыхания резко возросла. Эти результаты показывают, что растворенное органическое вещество, выделяемое из морского снега, является быстрым и ценным источником энергии для микробов, живущих на больших глубинах. Исследователи также наблюдали одинаковую картину утечки у нескольких видов диатомовых водорослей, что позволяет предположить, что этот механизм, вероятно, широко распространен в мировом океане.

Следующая остановка: Северный Ледовитый океан

Следующий этап исследований переместится из лаборатории в открытый океан. Команда планирует искать молекулярные отпечатки этого процесса как в поверхностных, так и в глубоких водах во время будущей экспедиции в Арктику на борту немецкого исследовательского судна Polarstern. Обнаружение этих сигнатур в природе поможет подтвердить, что вызванная давлением утечка, наблюдаемая в лаборатории, происходит по всему глубокому океану.

Источники: sciencedaily.com

Материалы предоставлены Университетом Южной Дании. Оригинал написан Биргитте Свенневиг.

Jack J. Middelburg. The ocean’s biological carbon pump under pressure. Science Advances, 2026; 12 (6) DOI: 10.1126/sciadv.aef3182