Εάν επρόκειτο να χτυπήσετε το θαλασσινό νερό και να συνεχίσετε να ταξιδεύετε, θα συνυπήρχε ένα οικοσύστημα σε αντίθεση με οποιοδήποτε άλλο στη γη. Κάτω από αρκετές εκατοντάδες μέτρα ιζήματος θαλασσοπόρου είναι το φλοιό της Γης: παχιά στρώματα λακκούβα που τρέχουν με ρωγμές που καλύπτουν περίπου το 70% της επιφάνειας του πλανήτη. Θαλασσινό νερό ρέει μέσα από τις ρωγμές, και αυτό το σύστημα του ροκ-δεσμευμένο ρυάκια είναι τεράστια: είναι η μεγαλύτερη υδροφορέας στη γη, που περιέχει 4% του συνολικού όγκου των ωκεανών, λέει ο Mark Lever, ένας οικολόγος που μελετά αναερόβια (χωρίς-οξυγόνο) ποδηλασία άνθρακα στο Aarhus Πανεπιστήμιο της Δανίας.
Η υποθαλάσσια κρούστα μπορεί επίσης να είναι το μεγαλύτερο οικοσύστημα στη γη, σύμφωνα με νέα μελέτη του Lever, που δημοσιεύθηκε αυτό το μήνα στην Science . Για επτά χρόνια, επωάστηκε 3.5 εκατομμύρια χρόνια παλαιό βασάλτη πέτρα που συλλέχθηκε από 565 μέτρα κάτω από το ωκεάνιο πάτωμα-το βάθος σχεδόν δύο στοιβάζονται πύργοι του Άιφελ - και βρήκαν ζωντανούς μικροοργανισμούς. Αυτά τα μικρόβια ζουν μακριά από τις ακμάζουσες βακτηριδιακές κοινότητες στις κορυφές των μέσων ωκεανών και επιβιώνουν με την αργή ανάδευση του θείου και άλλων ορυκτών στην ενέργεια.
Αλλά πόσο μεγάλο είναι αυτό το οικοσύστημα που τροφοδοτείται με χημικά που επιβιώνει εξ ολοκλήρου χωρίς οξυγόνο; Εάν τα αποτελέσματα από το δείγμα του, που συλλέγονται από κάτω από το θαλασσινό νερό στα ανοικτά των ακτών της πολιτείας της Ουάσινγκτον, είναι παρόμοια με αυτά που βρέθηκαν σε ολόκληρο τον πλανήτη, τότε ποικίλες μικροβιακές κοινότητες θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε ολόκληρο τον ωκεανό, καλύπτοντας τα δύο τρίτα της επιφάνειας της γης. μίλια βαθιά.
Η υπο-πυθμένα κρούστα έχει άφθονο χώρο και πλούσια σε ενέργεια ορυκτών-ένα φιλόξενο δυναμικό περιβάλλον για μια μεγάλη μικροβιακή τοπικής κοινότητας «αλλά δεν έχουμε ιδέα τι μοιάζει το οικοσύστημα, όπως, » λέει η Julie Huber, μια μικροβιακή ωκεανογράφος στο Marine Biological Laboratory στην Woods Hole, Μασαχουσέτη. "Τα αποδεικτικά στοιχεία του Mark θα δείχνουν ότι είναι ένας πολύ διαφορετικός κόσμος".
Τα μικρόβια που λαμβάνουν την ενέργειά τους από ορυκτά και όχι από το φως του ήλιου, δεν είναι πολύ σπάνια. Τα πιο γνωστά από αυτά τα λεγόμενα χημειοαυτοτροφικά ή χημειοσυνθετικά βακτήρια είναι εκείνα που απαντώνται σε υδροθερμικές οπές στην βαθιά θάλασσα. Μερικά από αυτά τα βακτήρια ζουν συμβιωτικά με γιγαντιαίες σάλπιγγες, μύδια και μύδια, παρέχοντας χημική ενέργεια σε αυτούς τους μεγαλύτερους οργανισμούς καθώς "αναπνέουν" το πλούσιο σε θείο νερό που εκρήγνυται από τον εξαερισμό - όχι αντίθετα από το πώς τα φυτά μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ενέργεια στην επιφάνεια. Chemosynthetic μικρόβια βρίσκονται επίσης στη σήψη και φτωχό σε οξυγόνο απορρίματα των αλυκών, ριζοφόρων και κρεβάτια- Ποσειδωνίας «οποιοδήποτε μέρος έχετε stinky μαύρη λάσπη, μπορείτε να έχετε chemoautotrophy», λέει ο Chuck Φίσερ, ένας βαθέων υδάτων βιολόγος στο Pennsylvania Κρατικό Πανεπιστήμιο στο College Park.
Αλλά αυτό που κάνει τα μικρόβια του sub-seafloor του Lever διαφορετικά είναι ότι δεν χρησιμοποιούν καθόλου οξυγόνο. Τα συμβιωτικά βακτηρίδια στις υδροθερμικές οπές περιγράφονται συχνά ως "ζωή χωρίς ηλιακό φως", αλλά εξακολουθούν να βασίζονται στο ηλιακό φως έμμεσα με τη χρήση ηλιακού παραγόμενου οξυγόνου στη χημική αντίδραση για την παραγωγή ενέργειας. Τα χημικοσυνθετικά μικρόβια σε αλμυρά εδάφη τροφοδοτούν τα αποσυνθέσιμα φυτά και τα ζώα, τα οποία πήραν την ενέργειά τους από το ηλιακό φως. Ακόμη και τα ιζήματα βαθέων υδάτων συσσωρεύονται από μια ποικιλία από νεκρά ζώα, φυτά, μικρόβια και σφαιρίδια κοπράνων που βασίζονται στην ενέργεια του φωτός.
Τα μικρόβια ωκεάνιας κρούστας, από την άλλη πλευρά, βασίζονται εξ ολοκλήρου σε μόρια που δεν περιέχουν οξυγόνο και προέρχονται από βράχους και απομακρύνονται πλήρως από τη φωτοσύνθεση, όπως θειικό άλας, διοξείδιο του άνθρακα και υδρογόνο. "Με αυτή την έννοια είναι ένα παράλληλο σύμπαν, επειδή τρέχει σε ένα διαφορετικό είδος ενέργειας", λέει ο Lever. Αυτά τα μόρια παρέχουν πολύ λιγότερη ενέργεια από το οξυγόνο, δημιουργώντας ένα είδος βραδείας μικροβιακής τροφής. Έτσι, αντί να διαιρείται και να αναπτύσσεται γρήγορα όπως πολλά βακτήρια με οξυγόνο, ο Fisher υποπτεύεται ότι τα μικρόβια στη γήινη φλούδα μπορούν να χωριστούν μία φορά κάθε εκατό ή χιλιάδες χρόνια.
Ένας υδροθερμικός εξαερισμός, καλυμμένος με σκουλήκια, εκπέμπει μαύρο καπνό θείου στο Juan de Fuca Ridge. Τα μικρόβια ωκεανού φλοιού συλλέχθηκαν εκατοντάδες μέτρα κάτω από το θαλασσό κάτω από την ίδια κορυφογραμμή. (Φωτογραφία μέσω του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον · NOAA / OAR / OER) Αλλά μόνο επειδή είναι αργή δεν σημαίνει ότι είναι ασυνήθιστο. "Υπάρχουν πολλά δεδομένα ότι υπάρχει μια μεγάλη, πολύ παραγωγική βιόσφαιρα κάτω από την επιφάνεια", λέει ο Fisher.
Επιπλέον, τα μεγέθη του μικροβιακού πληθυσμού σε διάφορες περιοχές του κρούστα μπορεί να διαφέρουν πολύ, σημειώνει ο Huber. Μέσα από τις μελέτες της σχετικά με το υγρό που βρέθηκε μεταξύ των ρωγμών στο φλοιό, λέει ότι σε μερικές περιοχές το υγρό περιέχει περίπου τον ίδιο αριθμό μικροβίων με το πρότυπο νερό βαθιάς θάλασσας που συλλέγεται στα βάθη των ωκεανών 4.000 μέτρα (2.5 μίλια): περίπου 10.000 μικροβιακά κυττάρων ανά χιλιοστόλιτρο. Σε άλλες περιοχές, όπως στην κορυφογραμμή Juan de Fuca στον Ειρηνικό Ωκεανό, όπου το Lever βρήκε τα μικρόβια του, υπάρχουν λιγότερα κύτταρα, περίπου 8.000 μικρόβια ανά χιλιοστόλιτρο. Και σε άλλες περιοχές, όπως σε μη οξυγονωμένο υγρό βαθιά σε υδροθερμικές οπές, μπορεί να υπάρχουν περίπου 10 φορές περισσότερο.
Δεν είναι μόνο ο αριθμός των μικροβίων που ποικίλλουν ανάλογα με την τοποθεσία - είναι πιθανό να υπάρχουν διαφορετικά μικροβιακά είδη σε διαφορετικούς τύπους κρούστας. "Διαφορετικοί τύποι βράχων και διαφορετικοί τύποι χημείας θα πρέπει να έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικούς τύπους μικροβίων", λέει ο Andreas Teske, ένας μικροβιακός οικολόγος βαθέων υδάτων στο Πανεπιστήμιο της Βόρειας Καρολίνας στο Chapel Hill και συν-συγγραφέας στο χαρτί του Lever. Η κορυφογραμμή Juan de Fuca είναι μια σχετικά ζεστή περιοχή που ανακάμπτει με νέο βράχο, το οποίο τείνει να αποτελείται από πιο αντιδρώντα ορυκτά και έτσι μπορεί να παρέχει περισσότερη ενέργεια. Άλλα μέρη του φλοιού είναι παλαιότερα, αποτελούνται από διαφορετικά ορυκτά και πιο δροσερά. Και, σε ορισμένες περιοχές, το οξυγονωμένο νερό φτάνει μέχρι τις ρωγμές.
Είναι αυτό το διεισδυτικό θαλασσινό νερό που κρατά αυτό το υποθαλάσσιο οικοσύστημα από το να υπάρχει σε ένα εντελώς ξεχωριστό επίπεδο από το οξυγονωμένο μας. "Η κρούστα παίζει σημαντικό ρόλο στην επίδραση της χημικής σύνθεσης του ωκεανού και της ατμόσφαιρας, επηρεάζοντας τελικά τους κύκλους στη γη", λέει ο Lever . Μερικές από τις ενώσεις που δημιουργούνται από τα ωκεάνια μικροβιακά φλοιού από το βράχο είναι υδατοδιαλυτά και τελικά θα εισέλθουν στον ωκεανό. Το θείο, για παράδειγμα, υπάρχει στο μάγμα - αλλά μετά τη χρήση των μικροβίων για ενέργεια, μετατρέπεται σε θειικό άλας. Στη συνέχεια διαλύεται και αποτελεί σημαντική θρεπτική ουσία στην ωκεάνια τροφική αλυσίδα.
Η εύρεση ενός μικροβιακού πληθυσμού στην κρούστα του μοχλού θα μπορούσε να καταλύσει την επιστημονική κοινότητα για να απαντήσει σε αυτές τις ερωτήσεις. Για παράδειγμα, ποια είδη μικροβίων εντοπίζονται εκεί , αλληλεπιδρούν μέσω διασυνδεδεμένων ρωγμών στο βράχο και ποιος είναι ο ρόλος που διαδραματίζουν στην ορυκτολογία και τη διατροφή με θρεπτικά συστατικά; Από ορισμένες απόψεις, είναι πολύ βασικό διερευνητικό έργο. "Πολλά από αυτά που κάνουμε στο θαλάσσιο περιβάλλον είναι παρόμοια με αυτά που κάνουμε στον Άρη αυτή τη στιγμή", λέει ο Huber. "Ο έλεγχος της περιέργειας είναι πολύ παρόμοιος με τον χειρισμό ενός ROV κάτω από τον ωκεανό."
Μάθετε περισσότερα για τη βαθιά θάλασσα από την Ωκεανική Πύλη του Smithsonian.
