Как глубоководные животные попадают в осадочные ловушки в Антарктиде?
Осадкоуловитель - это инструмент для сбора мелких, тонущих в море частиц. Неожиданно мы обнаружили глубоководных животных внутри четырех ловушек, установленных в море Амундсена в Антарктиде. Это были длинные тонкие черви, морские ежи и детеныши морских гребешков. Эти животные не плавают, так как же они попали в ловушки? Поскольку эта удивительная находка произошла в основном зимой, мы думаем, что попасть в ловушки им помог лед. Если на теле животного образуется достаточное количество льда определенного типа, называемого якорным льдом, он может заставить животное плавать. Если животное подплывает к морскому льду на поверхности океана, оно может прикрепиться к нему и перемещаться по льду. Когда якорный лед тает, животные освобождаются и, опускаясь на дно океана, попадают в наши ловушки. Чтобы узнать наверняка, именно так ли животные попадают в наши ловушки, необходимы дальнейшие исследования!
Что такое осадочные ловушки?
Море Амундсена, одно из крупных морей, окружающих Антарктиду, переживает серьезное таяние ледников и морского льда, вызванное глобальным потеплением. По мере таяния морского льда в море Амундсена на 2-3 месяца в течение лета открываются небольшие водоемы. Эта область открытой воды называется полинья (рис. 1a). Когда полинья открывается летом, регион становится похож на зеленый суп, переполненный множеством организмов, которые производят большое количество углеродосодержащих частиц, опускающихся на морское дно (рис. 1b). Этот процесс, в ходе которого организмы, особенно фитопланктон, производят углеродсодержащие частицы, используя кислород и солнечный свет, называется "первичным производством". Эти частицы являются основными источниками тонущих частиц. Кроме того, тонущие частицы обычно представляют собой комбинации мертвых организмов, фекалий (какашек), взвешенных осадков, пыли и других подобных веществ. Большинство частиц очень малы (менее 1 мм). Все эти мельчайшие частицы вместе называются твердым органическим углеродом (ТОУ). Частицы органического углерода оседают в глубинах океана и в конечном итоге оказываются в осадках, которые представляют собой отложения на дне океана Осадочные ловушки широко используются для сбора тонущих частиц в океанах (рис. 2a, b). Мы прикрепили осадочные ловушки к леске и закинули ее в море Амундсена - ловушки плавают под водой, но утяжеленные лески закрепляют их на месте. Медленно тонущие частицы задерживаются в осадочных ловушках. Через 1-2 года мы вновь посетили эти места и извлекли осадочные ловушки в сумме
Коллекция загадочных червей
Неожиданно в трех точках (K1, K3 и K4) в донных ловушках были обнаружены глубоководные животные, включая длинных стройных червей, морских ежей и детенышей морских гребешков разного размера (рис. 2c-e). Это первый случай обнаружения этих глубоководных животных в донных ловушках. В лаборатории мы подсчитали количество животных, включая целые тела и части тела. Длину и толщину червей измеряли с помощью линейки и штангенциркуля Верньера. Внешне черви были похожи друг на друга (рис. 2е) и имели резиновую текстуру. Тело было круглым, стройным и
На станции K3 в апреле-августе и в декабре 2012 года было собрано 33 червя, а в июле 2013 года - 24 червя. На станции K1 было собрано два червя в июне 2012 года и в начале марта 2013 года. Длина червей, собранных на станциях К1 и К3, варьировала от 2 до 69 см (рис. 2е). На станции K4 мы нашли 11 детенышей морских гребешков, 1 детеныша морского ежа и 12 червей (включая семь неполных тел). Черви были найдены в период с марта по сентябрь 2016 года и с июня по июль 2017 года. Один гребешок был собран в августе-сентябре 2017 года, а 10 - в октябре-ноябре 2017 года. Морские гребешки были детенышами и варьировали по размеру от 1,2 до 2,8 см. Один детеныш морского ежа был собран в октябре-ноябре 2017 года. В отсутствие морского льда не было собрано ни одного экземпляра.
Как эти животные попали в осадочные ловушки?
Крышка донной ловушки, состоящая из сетки с отверстиями диаметром около 2,5 см, не позволила бы попасть в ловушку крупным существам, превышающим этот диаметр. Поэтому вызывает недоумение тот факт, что глубоководные животные, не умеющие плавать, были собраны в донные ловушки на высоте 130-567 м над морским дном. Маловероятно, что эти животные ползли по швартовочным линиям и прыгали в ловушки! Возможно, сильные океанические течения отнесли этих животных к местам ловушек. Маленькие, легкие, детеныши гребешка могут особенно пострадать от сильных течений. Однако в то время, когда животные были собраны, течение не было особенно сильным. Мы считаем возможным, что животные были перенесены в морской лед и освобождены из него. Якорный лед, который образуется в переохлажденной воде [ 2 ], мог мягко удерживать этих животных. Как и "якорь", якорный лед - это лед, прикрепленный ко дну. Океанические животные, обитающие на морском дне, могут быть захвачены якорным льдом, когда он образуется. Любой якорный лед, образовавшийся на теле глубоководных животных, заставит их всплыть, поднимая их к морскому льду, плавающему на поверхности океана. Затем животные могут прилипнуть к морскому льду через якорный лед на их телах [2]. Морской лед с прикрепленными к нему животными движется вслед за поверхностным течением воды. Когда прикрепленный якорный лед тает, животные освобождаются от морского льда и дрейфуют обратно ко дну. В процессе некоторые из них могли попасть в наши донные ловушки.
Якорный лед в море Амундсена?
Исследования образования якорного льда были сосредоточены в основном в Арктике, где якорный лед - это основной путь, по которому осадки оказываются в морском льду и переносятся в новые районы [ 3 ]. В Антарктике якорный лед был обнаружен в нескольких местах, таких как Мак-Мердо Саунд в море Росса [2]. Хотя переохлаждение может происходить в море Амундсена, о нем не сообщалось, поскольку нет данных по этому району, за исключением летнего периода, когда якорный лед в любом случае не образуется. Однако сильные ветры, низкие температуры и сильная турбулентность в открытом мелководном море - все это происходит в море Амундсена зимой, а это необходимые условия для образования якорного льда [ 4 ]. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы убедиться в том, что якорный лед образуется в море Амундсена, поскольку такие данные подтвердили бы нашу гипотезу.
Что мы узнали и почему это важно?
Считается, что подъем глубоководных животных на поверхность моря с помощью льда имеет важное значение для океанической пищевой сети. Роль якорного льда в переносе глубоководных животных далеко от побережья в Антарктиде еще не изучалась. Количество углерода, содержащегося в этих организмах, примерно в пять раз превышает количество углерода, содержащегося в средней концентрации частиц органического углерода в океанской воде, поэтому эти поднятые животные могут обеспечивать энергией других обитателей океана в зимний период, особенно когда не хватает пищи. Если глубоководные животные могут выжить, оказавшись в якорном льду, который прикреплен к морскому льду, этот процесс может послужить для животных способом распространения в отдаленные районы. У нас нет данных о том, живыми или мертвыми попали животные в наши осадочные ловушки, поэтому в этой области необходимы дополнительные исследования. В целом эта статья позволила нам узнать о влиянии якорного льда на биологию Антарктики. Эта информация важна для понимания не только существования и формирования якорного льда в море Амундсена в Антарктиде, но и его роли в обеспечении глубоководных обитателей энергией и пищей.
