Марианская впадина: жизнь на дне¶

Марианская впадина — глубоководный океанический жёлоб в западной части Тихого океана, расположенный к востоку от Марианских островов. Максимальная глубина впадины — около 10 994 м в точке, названной «Пределом вызова Челленджера» (Challenger Deep). Дно впадины представляет собой плоскую абиссальную равнину, сложенную осадочными породами, и является одним из наименее изученных мест планеты.

¶География и структура

Впадина вытянута в форме полумесяца длиной около 2 550 км и шириной около 69 км. Она образовалась в зоне субдукции, где Тихоокеанская плита погружается под Филиппинскую плиту. Скорость погружения составляет около 6 см в год. Температура воды на дне — около 1–4 °C, давление превышает атмосферное более чем в тысячу раз (около 1086 бар).

¶Осадки и геология дна

Дно впадины покрыто слоем осадков толщиной до нескольких сотен метров. Среди компонентов:

• Диатомовый ил — остатки кремнезёмистых водорослей, опускающихся из верхних слоёв океана.
• Глубоководная глина — тонкодисперсные частицы, в основном алюмосиликаты.
• Кремнистый озёрный ил (радиоляриевый ил) — остатки радиолярий.
• Терригенные частицы — вулканический пепел и обломки, приносимые с Марианских островов.

Исследования батиметрического рельефа показали наличие на дне подводных каньонов, по которым осадки стекают с островных склонов. В 2010-х годах с помощью батиметрического зондирования было обнаружено несколько вулканических кратеров и гидротермальных полей.

¶Живые организмы

Несмотря на экстремальные условия, дно Марианской впадины населено разнообразной биотой. Основу экосистемы составляют микроорганизмы, питающиеся органикой, оседающей из верхних слоёв (детритус).

¶Бактерии и археи

В осадках дна обнаружены многочисленные виды хемолитотрофных бактерий и архей, окисляющих метан и сероводород. В 2020 году в пробах грунта из впадины были обнаружены бактерии рода Pseudomonas, устойчивые к высокому давлению. Микробиологические исследования показали, что микробное сообщество дна впадины включает представителей более чем 30 филумов.

¶Многоклеточные животные

Среди многоклеточных организмов, обнаруженных на дне, преобладают:

• Немертины (Nemertea) — длинные черви, некоторые виды достигают нескольких метров.
• Амфиподы — ракообразные, часто первые обитатели попадающих на дно приманок.
• Глубоководные морские огурцы (голотурии) — детритофаги, питающиеся осадком.
• Ксенофиофоры — гигантские одноклеточные организмы (фораминиферы), диаметр которых превышает 10 см.
• Губки — в том числе стеклянные губки (Hexactinellida), прикреплённые к обломкам пород.
• Рыбы — семейство снепперовых (Brotulidae), обитающее на глубинах до 8 300 м. Ниже этой глубины позвоночные не встречаются, так что дно впадины ниже 8 300 м считается безпозвоночной зоной.

¶Хемосинтетические экосистемы

В отдельных участках впадины обнаружены гидротермальные источники, где из трещин выделяется сероводород и метан. Вокруг них формируются локальные экосистемы на основе хемосинтеза, где бактерии служат первичными продуцентами биомассы.

¶История исследований

¶Погружения

В 1960 году швейцарский инженер Жак Пикар и американский военный водолаз Дон Уолш на батискафе «Триест» достигли дна впадины. В ходе погружения они наблюдали морского огурца и, по некоторым данным, камбалообразную рыбу. В 2012 году режиссёр Джеймс Кэмерон совершил одиночное погружение на аппарате Deepsea Challenger. В 2019 году Виктор Весково в рамках проекта Five Deeps совершил несколько погружений на дно впадины и обнаружил пластиковые пакеты и обёртки.

¶Научные исследования

В 2020 году китайская экспедиция на аппарате «Фэньдоу-цзя» (Fendouzhe) достигла глубины 10 909 м и взяла пробы грунта и воды. В 2022 году японские исследователи сообщили об обнаружении на дне впадины полиэтиленовых частиц в пробах осадков.

¶Экологические проблемы

Несмотря на удалённость, дно Марианской впадины оказалось загрязнено антропогенными отходами. В 2018 году экспедиция на батискафе «Доули» (DSV Limiting Factor) обнаружила на дне пластиковые отходы. Микропластик был обнаружен и в тканях местных организмов, включая амфипод. Исследования 2019 года показали, что концентрация микропластика в осадках впадины сопоставима с загрязнёнными прибрежными районами.

¶Значение

Марианская впадина служит естественной лабораторией для изучения жизни в экстремальных условиях, что имеет значение для понимания возможных форм жизни на других планетах и спутниках, например на Европе и Энцеладе. Глубоководные организмы впадины представляют интерес для биотехнологии: ферменты бактерий, работающие при высоком давлении, потенциально применимы в промышленности.