Ученые исследовали жизнь животных в экстремальных условиях среды обитания глубоководных экосистем Тихого океана

На фото: ученые разбирают пробы, поднятые со дна желоба бокс-корером и эпибентосным слэджем

Российские ученые изучили таксономический состав и количественное обилие донной фауны в Курильской впадине Охотского моря и Курило-Камчатском желобе — двух взаимосвязанных глубоководных экосистемах северо-западной Пацифики. Работа выполнена сотрудниками подведомственного Минобрнауки России Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения (ННЦМБ ДВО) РАН. 

Курильская впадина Охотского моря и Курило-Камчатский желоб расположены в одном из самых продуктивных районов Мирового океана. Глубина Курильской впадины составляет 3000-3400 м, а максимальная глубина желоба — 9600 м. Эти экосистемы разделены Курильским хребтом, который формирует цепь Курильских островов. Экосистемы Охотского моря и Курило-Камчатского желоба связаны друг с другом через многочисленные проливы между островами, из которых пролив Буссоль является самым глубоководным (максимальная глубина 2318 м).

Основная особенность экосистемы Курильской впадины — низкая концентрация кислорода в придонном слое воды, что, несомненно, оказывает отрицательное влияние на донную фауну. Однако воздействие хронического дефицита кислорода на состав, распределение и количественное обилие донной фауны Курильской впадины до сих пор не было изучено.

Водная экосистема Курило-Камчатского желоба характеризуется, прежде всего, огромным гидростатическим давлением, которое растет с глубиной, достигая максимума на дне желоба. Большое давление воды также оказывает негативное воздействие на донную фауну этой экосистемы. В отличие от Курильской впадины, состав и распределение донной фауны Курило-Камчатского желоба ранее были исследованы достаточно хорошо. Тем не менее, до последнего времени данные о количественном обилии и особенностях количественного распределения донных животных в желобе были крайне фрагментарные и были получены только до глубины 8355 м. Поэтому обилие животных в донных сообществах на максимальных глубинах желоба по-прежнему оставалось неизученным.

В этом исследовании ученые выдвинули предположение, что местные донные сообщества адаптированы к специфическим условиям обитания на дне Курильской впадины и Курило-Камчатского желоба. Для обоснования этого предположения были изучены таксономический состав и плотность поселений макрофауны, а также количественное распределение макрофауны и нематод (доминирующей группы животных мейобентосных сообществ), обитающих на дне Курильской впадины и Курило-Камчатского желоба. Также были определены основные экологические факторы, влияющие на состав и распределение донных животных. При исследовании макрофауны особый акцент был сделан на анализе видового состава и обилия многощетинковых червей и двустворчатых моллюсков, которые доминируют в составе макрофауны.

На фото: работа с бокс-корером

В итоге было показано, что на таксономический состав и количественное распределение донной фауны в изученных глубоководных экосистемах влияют глубина, концентрация кислорода в придонном слое воды и структура донных осадков. Вероятно, донные сообщества на дне Курильской впадины хорошо адаптированы к постоянному дефициту кислорода в придонном слое воды. Поселения донных животных на дне впадины характеризуются большим числом таксономических групп и, прежде всего, обилием нематод и мелких видов многощетинковых червей и двустворчатых моллюсков, которые наиболее устойчивы к низким концентрациям кислорода.

В Курило-Камчатском желобе с увеличением глубины разнообразие донной фауны значительно снижается. На максимальной глубине желоба донные животные были представлены минимальным числом таксономических групп. Однако здесь они сформировали наиболее плотные поселения, превосходящие по своему обилию поселения животных на меньших глубинах. Обилие пищи на дне желоба и отсутствие острой конкуренции с другими видами позволило тем немногим животным, которые адаптировались к огромному давлению воды, заселить дно желоба и создать здесь процветающие популяции.

Кроме того, в донных сообществах Курильской впадины и Курило-Камчатского желоба было обнаружено большое количество животных, содержащих в своем теле хемосинтезирующие симбиотические бактерии. Это является одной из форм адаптации к обитанию в экстремальных условиях окружающей среды, а также свидетельствует о значительном вкладе хемосинтетического органического углерода в функционирование этих уникальных глубоководных экосистем.

«Таким образом, в результате этой работы впервые были исследованы обилие и особенности количественного распределения донной фауны на дне Курильской впадины и на максимальных глубинах Курило-Камчатского желоба, определены основные факторы окружающей среды, влияющие на состав и распределение донной фауны этих экосистем, а также проведен сравнительный анализ с обилием донной фауны в других глубоководных экосистемах Мирового океана», — подвел итог исследований старший научный сотрудник ННЦМБ ДВО РАН, кандидат биологических наук Геннадий Каменев.

Исследование проведено при финансовой поддержке Минобрнауки России и опубликовано в журнале Frontiers in Marine Science (Q1, импакт-фактор 4.912).