Абиссальная равнина — это подводная равнина на глубоком дне океана , обычно находящаяся на глубине от 3000 до 6000 метров (от 9800 до 19700 футов). Располагаясь, как правило, между подножием континентального поднятия и срединно-океаническим хребтом , абиссальные равнины покрывают более 50% поверхности Земли . [1] [2] Они являются одними из самых плоских, гладких и наименее исследованных регионов на Земле. [3] Абиссальные равнины являются ключевыми геологическими элементами океанических бассейнов (другими элементами являются приподнятый срединно-океанический хребет и прилегающие абиссальные холмы ).
Создание абиссальной равнины является результатом расширения морского дна (тектоника плит) и плавления нижней океанической коры . Магма поднимается из-под астеносферы (слоя верхней мантии ), и по мере того, как этот базальтовый материал достигает поверхности в срединно-океанических хребтах, он образует новую океаническую кору, которая постоянно тянется вбок из-за расширения морского дна. Абиссальные равнины возникают в результате покрытия изначально неровной поверхности океанической коры мелкозернистыми осадками , в основном глиной и илом . Большая часть этих осадков откладывается турбидитными потоками , которые были направлены от континентальных окраин вдоль подводных каньонов в более глубокие воды. Остальная часть состоит в основном из пелагических осадков . Металлические конкреции обычны в некоторых районах равнин с различной концентрацией металлов, включая марганец , железо , никель , кобальт и медь . Также в воде содержится определенное количество углерода, азота, фосфора и кремния, поскольку материал опускается вниз и разлагается.
Отчасти из-за своих огромных размеров абиссальные равнины считаются основными резервуарами биоразнообразия . Они также оказывают значительное влияние на круговорот углерода в океане , растворение карбоната кальция и концентрацию CO2 в атмосфере в масштабах времени от ста до тысячи лет. Структура абиссальных экосистем сильно зависит от скорости потока пищи на морское дно и состава материала, который оседает. Такие факторы, как изменение климата , методы рыболовства и удобрение океана , оказывают существенное влияние на закономерности первичной продукции в эвфотической зоне . [1] [4] Животные поглощают растворенный кислород из бедных кислородом вод. Большая часть растворенного кислорода в абиссальных равнинах пришла из полярных регионов, которые растаяли давно. Из-за нехватки кислорода абиссальные равнины неблагоприятны для организмов, которые могли бы процветать в обогащенных кислородом водах выше. Глубоководные коралловые рифы в основном встречаются на глубине 3000 метров и глубже в абиссальной и хадальной зонах .
Абиссальные равнины не были признаны отдельными физиографическими особенностями морского дна до конца 1940-х годов, и до недавнего времени ни одна из них не изучалась на систематической основе. Они плохо сохранились в осадочных отложениях , поскольку, как правило, поглощаются процессом субдукции. Из-за темноты и давления воды, которое может достигать примерно 750 атмосферных давлений (76 мегапаскалей), абиссальные равнины не очень хорошо изучены.
Океан можно концептуализировать как зоны , в зависимости от глубины и наличия или отсутствия солнечного света . Почти все формы жизни в океане зависят от фотосинтетической активности фитопланктона и других морских растений , которые преобразуют углекислый газ в органический углерод , который является основным строительным блоком органического вещества . Фотосинтез, в свою очередь, требует энергии солнечного света для запуска химических реакций, которые производят органический углерод. [5]
Слой водной толщи, ближайший к поверхности океана ( уровню моря ), называется фотической зоной . Фотическая зона может быть подразделена на две различные вертикальные области. Самая верхняя часть фотической зоны, где достаточно света для поддержки фотосинтеза фитопланктоном и растениями, называется эвфотической зоной (также называемой эпипелагической зоной , или поверхностной зоной ). [6] Нижняя часть фотической зоны, где интенсивность света недостаточна для фотосинтеза, называется дисфотической зоной (дисфотическая означает «плохо освещенная» по-гречески). [7] Дисфотическая зона также называется мезопелагической зоной , или сумеречной зоной . [8] Ее самая нижняя граница находится на термоклине 12 °C (54 °F), который в тропиках обычно лежит на высоте от 200 до 1000 метров. [9]
Эвфотическая зона несколько произвольно определяется как простирающаяся от поверхности до глубины, где интенсивность света составляет приблизительно 0,1–1% поверхностной солнечной освещенности , в зависимости от сезона , широты и степени мутности воды . [6] [7] В самой чистой океанской воде эвфотическая зона может простираться на глубину около 150 метров, [6] или редко до 200 метров. [8] Растворенные вещества и твердые частицы поглощают и рассеивают свет, а в прибрежных районах высокая концентрация этих веществ приводит к быстрому ослаблению света с глубиной. В таких областях эвфотическая зона может быть всего несколько десятков метров в глубину или меньше. [6] [8] Дисфотическая зона, где интенсивность света значительно меньше 1% поверхностной освещенности, простирается от основания эвфотической зоны примерно до 1000 метров. [9] От нижней части фотической зоны до морского дна простирается афотическая зона — область вечной темноты. [8] [9]
Поскольку средняя глубина океана составляет около 4300 метров, [10] фотическая зона представляет собой лишь малую часть общего объема океана. Однако из-за своей способности к фотосинтезу фотическая зона имеет наибольшее биоразнообразие и биомассу среди всех океанических зон. Почти вся первичная продукция в океане происходит здесь. Формы жизни, населяющие афотическую зону, часто способны перемещаться вверх по толще воды в фотическую зону для питания. В противном случае они должны полагаться на материал, погружающийся сверху , [1] или находить другой источник энергии и питания, например, как это происходит у хемосинтетических архей, обнаруженных вблизи гидротермальных источников и холодных просачиваний .
Афотическую зону можно разделить на три различных вертикальных области в зависимости от глубины и температуры. Первая — это батиальная зона , простирающаяся от глубины 1000 метров до 3000 метров, при этом температура воды понижается от 12 °C (54 °F) до 4 °C (39 °F) по мере увеличения глубины. [11] Далее следует абиссальная зона , простирающаяся от глубины 3000 метров до 6000 метров. [11] Последняя зона включает в себя глубокие океанические впадины и известна как хадальная зона . Это самая глубокая океаническая зона, простирающаяся от глубины 6000 метров до примерно 11 034 метров, на самом дне Марианской впадины, самой глубокой точки на планете Земля. [2] [11] Абиссальные равнины обычно находятся в абиссальной зоне, на глубине от 3000 до 6000 метров. [1]
В таблице ниже представлена классификация океанических зон:
Океаническая кора, которая образует коренную породу абиссальных равнин, непрерывно создается на срединно-океанических хребтах (тип дивергентной границы ) в результате процесса, известного как декомпрессионное плавление . [20] Декомпрессионное плавление твердой мантии, связанное с плюмами, ответственно за создание океанических островов, таких как Гавайские острова , а также океанической коры на срединно-океанических хребтах. Это явление также является наиболее распространенным объяснением для затопленных базальтов и океанических плато (два типа крупных магматических провинций ). Декомпрессионное плавление происходит, когда верхняя мантия частично расплавляется в магму , поскольку она движется вверх под срединно-океаническими хребтами. [21] [22] Эта поднимающаяся магма затем охлаждается и затвердевает за счет проводимости и конвекции тепла, образуя новую океаническую кору . Аккреция происходит, когда мантия добавляется к растущим краям тектонической плиты , обычно связанной с расширением морского дна . Таким образом, возраст океанической коры зависит от расстояния от срединно-океанического хребта. [23] Самая молодая океаническая кора находится в срединно-океанических хребтах, и она постепенно становится старше, холоднее и плотнее по мере того, как она мигрирует наружу от срединно-океанических хребтов в рамках процесса, называемого мантийной конвекцией . [24]
Литосфера , которая находится поверх астеносферы , разделена на ряд тектонических плит, которые непрерывно создаются и расходятся на своих противоположных границах плит . Океаническая кора и тектонические плиты образуются и расходятся в срединно-океанических хребтах. Абиссальные холмы образуются путем растяжения океанической литосферы. [ 25] Потребление или разрушение океанической литосферы происходит в океанических желобах (тип конвергентной границы , также известной как деструктивная граница плит) посредством процесса, известного как субдукция . Океанические желоба находятся в местах, где встречаются океанические литосферные плиты двух разных плит, и более плотная (старая) плита начинает опускаться обратно в мантию. [26] На краю потребления плиты (океаническом желобе) океаническая литосфера термически сжимается, становясь довольно плотной, и погружается под собственным весом в процессе субдукции. [27] Процесс субдукции поглощает более старую океаническую литосферу, поэтому океаническая кора редко имеет возраст более 200 миллионов лет. [28] Общий процесс повторяющихся циклов создания и разрушения океанической коры известен как цикл Суперконтинента , впервые предложенный канадским геофизиком и геологом Джоном Тузо Уилсоном .
Новая океаническая кора, ближайшая к срединно-океаническим хребтам, в основном состоит из базальта на мелководье и имеет неровный рельеф . Шероховатость этого рельефа является функцией скорости, с которой срединно-океанический хребет расширяется (скорость спрединга). [29] Величины скоростей спрединга довольно сильно различаются. Типичные значения для быстроспрединговых хребтов превышают 100 мм/год, в то время как для медленноспрединговых хребтов они обычно составляют менее 20 мм/год. [21] Исследования показали, что чем медленнее скорость спрединга, тем грубее будет новая океаническая кора, и наоборот. [29] Считается, что это явление связано с разломами в срединно-океаническом хребте, когда формировалась новая океаническая кора. [30] Эти разломы, пронизывающие океаническую кору, вместе с ограничивающими их абиссальными холмами являются наиболее распространенными тектоническими и топографическими особенностями на поверхности Земли. [25] [30] Процесс расширения морского дна помогает объяснить концепцию дрейфа континентов в теории тектоники плит.
Плоский вид зрелых абиссальных равнин является результатом покрытия этой изначально неровной поверхности океанической коры мелкозернистыми осадками, в основном глиной и илом. Большая часть этих осадков откладывается из мутных течений, которые были направлены от континентальных окраин вдоль подводных каньонов вниз в более глубокие воды. Остальная часть осадков состоит в основном из пыли (глинистой частицы), выдуваемой в море с суши, и остатков мелких морских растений и животных , которые тонут из верхнего слоя океана, известного как пелагические осадки . Общая скорость осаждения осадков в отдаленных районах оценивается в два-три сантиметра за тысячу лет. [31] [32] Покрытые осадками абиссальные равнины менее распространены в Тихом океане, чем в других крупных океанических бассейнах, потому что осадки из мутных течений задерживаются в океанических желобах, которые граничат с Тихим океаном. [33]
Абиссальные равнины обычно покрыты глубоким морем, но во время некоторых периодов мессинского кризиса солености большая часть абиссальной равнины Средиземного моря была открыта для воздуха как пустая глубокая горячая сухая впадина с соляным дном. [34] [35] [36] [37]
Знаменательная научная экспедиция (декабрь 1872 г. – май 1876 г.) исследовательского судна британского Королевского флота HMS Challenger дала колоссальный объем батиметрических данных, многие из которых были подтверждены последующими исследователями. Батиметрические данные, полученные в ходе экспедиции Challenger, позволили ученым составить карты, [38] которые давали грубый контур некоторых основных особенностей подводного рельефа, таких как край континентальных шельфов и Срединно-Атлантический хребет . Этот прерывистый набор точек данных был получен с помощью простой техники проведения зондирования путем опускания длинных линий с корабля на морское дно. [39]
За экспедицией Challenger последовала экспедиция 1879–1881 годов на судне Jeannette под руководством лейтенанта ВМС США Джорджа Вашингтона ДеЛонга . Команда пересекла Чукотское море и записала метеорологические и астрономические данные, а также провела зондирование морского дна. В сентябре 1879 года судно застряло в паковом льду около острова Врангеля и в конечном итоге было раздавлено и затонуло в июне 1881 года. [40]
За экспедицией «Жаннетт» последовала арктическая экспедиция 1893–1896 годов норвежского исследователя Фритьофа Нансена на борту «Фрама» , которая доказала, что Северный Ледовитый океан представляет собой глубокий океанический бассейн, не прерываемый какими-либо значительными массивами суши к северу от Евразийского континента. [41] [42]
Начиная с 1916 года канадский физик Роберт Уильям Бойл и другие ученые из Комитета по расследованию противолодочных локаций ( ASDIC ) провели исследования, которые в конечном итоге привели к разработке гидролокационной технологии. Было разработано акустическое зондирующее оборудование, которое могло работать гораздо быстрее, чем зондирующие линии, что позволило немецкой экспедиции «Метеор» на борту немецкого исследовательского судна «Метеор» (1925–27) проводить частые зондирования на восточно-западных трансектах Атлантики. Карты, созданные с помощью этих методов, показывают основные атлантические бассейны, но точность глубины этих ранних инструментов была недостаточной, чтобы обнаружить плоские безликие абиссальные равнины. [43] [44]
По мере совершенствования технологий измерение глубины, широты и долготы стало более точным, и стало возможным собирать более или менее непрерывные наборы точек данных. Это позволило исследователям составить точные и подробные карты больших участков дна океана. Использование непрерывно записывающего эхолота позволило Толстому и Юингу летом 1947 года идентифицировать и описать первую абиссальную равнину. Эта равнина, к югу от Ньюфаундленда , теперь известна как абиссальная равнина Сом . [45] После этого открытия было найдено много других примеров во всех океанах. [46] [47] [48] [49] [50]
Challenger Deep — самая глубокая исследованная точка всех океанов Земли; она находится в южном конце Марианской впадины около группы Марианских островов . Впадина названа в честь HMS Challenger , исследователи которого сделали первые записи ее глубины 23 марта 1875 года на станции 225. Сообщаемая глубина составила 4475 саженей (8184 метра) на основе двух отдельных зондирований. 1 июня 2009 года гидролокационное картирование Challenger Deep многолучевой гидролокационной системой батиметрии Simrad EM120 на борту R/V Kilo Moana показало максимальную глубину 10971 метр (6,82 мили). Гидролокационная система использует фазовое и амплитудное обнаружение дна с точностью лучше 0,2% от глубины воды (это ошибка около 22 метров на этой глубине). [51] [52]
Редкой, но важной особенностью рельефа, обнаруженной в батиальной, абиссальной и хадальной зонах, является гидротермальный источник. В отличие от температуры окружающей воды около 2 °C на этих глубинах, вода выходит из этих источников при температуре от 60 °C до 464 °C. [13] [14] [15] [16] [17] Из-за высокого барометрического давления на этих глубинах вода может существовать либо в жидкой форме, либо в виде сверхкритической жидкости при таких температурах.
При барометрическом давлении 218 атмосфер критическая точка воды составляет 375 °C. На глубине 3000 метров барометрическое давление морской воды составляет более 300 атмосфер (так как соленая вода плотнее пресной). На этой глубине и давлении морская вода становится сверхкритической при температуре 407 °C ( см. изображение ). Однако увеличение солености на этой глубине подталкивает воду ближе к ее критической точке. Таким образом, вода, выходящая из самых горячих частей некоторых гидротермальных источников, черных курильщиков и подводных вулканов, может быть сверхкритической жидкостью , обладающей физическими свойствами между свойствами газа и свойствами жидкости . [13] [14] [15] [16] [17]
Sister Peak (гидротермальное поле Comfortless Cove, 4°48′S 12°22′W / 4.800°S 12.367°W / -4.800; -12.367 , высота −2996 м), Shrimp Farm и Mephisto (гидротермальное поле Red Lion, 4°48′S 12°23′W / 4.800°S 12.383°W / -4.800; -12.383 , высота −3047 м) — три гидротермальных источника категории «черный курильщик» на Срединно-Атлантическом хребте недалеко от острова Вознесения . Предполагается, что они были активны с тех пор, как в регионе произошло землетрясение в 2002 году. [13] [14] [15] [16] [17] Было замечено, что эти жерла выбрасывают разделенные на фазы парообразные жидкости. В 2008 году в одном из этих жерл были зарегистрированы устойчивые температуры на выходе до 407 °C, а пиковая зарегистрированная температура достигала 464 °C. Эти термодинамические условия превышают критическую точку морской воды и являются самыми высокими температурами, зарегистрированными на сегодняшний день на морском дне. Это первое зарегистрированное свидетельство прямого магматико - гидротермального взаимодействия на медленно распространяющемся срединно-океаническом хребте. [13] [14] [15] [16] [17] Начальные стадии жерла начинаются с отложения минерального ангидрида. Затем сульфиды меди, железа и цинка осаждаются в зазорах жерла, делая его менее пористым с течением времени. Зафиксирован рост жерл со скоростью порядка 30 см (1 фут) в день.[11] Исследование глубоководных жерл у побережья Фиджи в апреле 2007 года показало, что эти жерла являются значительным источником растворенного железа (см. круговорот железа).
Гидротермальные источники в глубине океана обычно формируются вдоль срединно-океанических хребтов, таких как Восточно-Тихоокеанское поднятие и Срединно-Атлантический хребет. Это места, где расходятся две тектонические плиты и формируется новая кора.
Еще одной необычной особенностью, обнаруженной в абиссальных и хадальных зонах, является холодное просачивание , иногда называемое холодным жерлом . Это область морского дна, где происходит просачивание сероводорода , метана и других богатых углеводородами жидкостей, часто в форме глубоководного соляного бассейна . Первые холодные просачивания были обнаружены в 1983 году на глубине 3200 метров в Мексиканском заливе . [53] С тех пор холодные просачивания были обнаружены во многих других районах Мирового океана , включая подводный каньон Монтерей недалеко от залива Монтерей , Калифорния, Японское море , у тихоокеанского побережья Коста-Рики , у атлантического побережья Африки, у побережья Аляски и под шельфовым ледником в Антарктиде . [54]
Хотя равнины когда-то считались обширными, похожими на пустыню местообитаниями, исследования за последнее десятилетие или около того показывают, что они кишат широким разнообразием микробной жизни. [55] [56] Однако структура и функционирование экосистемы на глубоководном дне исторически плохо изучались из-за размера и удаленности бездны. Недавние океанографические экспедиции, проведенные международной группой ученых из Переписи разнообразия абиссальной морской жизни (CeDAMar), обнаружили чрезвычайно высокий уровень биоразнообразия на абиссальных равнинах, с до 2000 видами бактерий, 250 видами простейших и 500 видами беспозвоночных ( червей , ракообразных и моллюсков ), которые обычно встречаются на отдельных абиссальных участках. [57] Новые виды составляют более 80% из тысяч видов беспозвоночных морского дна, собранных на любой глубоководной станции, что подчеркивает наше до сих пор слабое понимание абиссального разнообразия и эволюции. [57] [58] [59] [60] Более богатое биоразнообразие связано с областями известного поступления фитодетрита и более высоким потоком органического углерода. [61]
Abyssobrotula galatheae , вид угрей из семейства Ophidiidae , является одним из самых глубоководных видов рыб. В 1970 году один экземпляр был выловлен с глубины 8370 метров в Пуэрто-Риканской впадине . [62] [63] [64] Однако по прибытии на поверхность животное было мертво. В 2008 году хадальная рыба-улитка ( Pseudoliparis amblystomopsis ) [65] была замечена и зарегистрирована на глубине 7700 метров в Японской впадине . В декабре 2014 года один из видов рыбы-улитки был заснят на глубине 8145 метров, [66] а в мае 2017 года за ним последовала другая рыба-парусник, заснятая на глубине 8178 метров. [67] На сегодняшний день это самые глубоководные из когда-либо зарегистрированных живых рыб. [11] [68] Другие рыбы абиссальной зоны включают рыб семейства Ipnopidae , которое включает в себя абиссальную рыбу-паука ( Bathypterois longipes ), рыбу-треногу ( Bathypterois grallator ), рыбу-щупальце ( Bathypterois longifilis ) и черную рыбу-ящероголовку ( Bathysauropsis gracilis ). Некоторые члены этого семейства были зарегистрированы на глубине более 6000 метров. [69]
Ученые CeDAMar продемонстрировали, что некоторые абиссальные и хадальные виды имеют космополитическое распространение. Одним из примеров этого могут быть простейшие фораминиферы , [70] некоторые виды которых распространены от Арктики до Антарктики. Другие группы фауны, такие как полихеты и равноногие ракообразные , по- видимому, являются эндемиками определенных конкретных равнин и бассейнов. [57] Многие, по-видимому, уникальные таксоны червей - нематод также были недавно обнаружены на абиссальных равнинах. Это говорит о том, что глубокий океан способствовал адаптивной радиации . [57] Таксономический состав фауны нематод в абиссальной части Тихого океана похож, но не идентичен таковому в Северной Атлантике. [61] Список некоторых видов, которые были обнаружены или переописаны CeDAMar, можно найти здесь.
Одиннадцать из 31 описанных видов Monoplacophora ( класс моллюсков ) живут на глубине более 2000 метров. Из этих 11 видов два живут исключительно в хадальной зоне. [71] Наибольшее количество моноплакофор обитает в восточной части Тихого океана вдоль океанических желобов. Однако в западной части Тихого океана пока не обнаружено ни одной абиссальной моноплакофоры, а в Индийском океане был идентифицирован только один абиссальный вид. [71] Из 922 известных видов хитонов (из класса моллюсков Polyplacophora ), как сообщается, 22 вида (2,4%) живут на глубине более 2000 метров, а два из них ограничены абиссальной равниной. [71] Хотя генетические исследования отсутствуют, по крайней мере шесть из этих видов считаются эврибатными (способными жить в широком диапазоне глубин), поскольку, как сообщается, встречаются на глубинах от сублиторали до абиссали. Большое количество полиплакофор с больших глубин являются растительноядными или ксилофагами , что может объяснить разницу в распределении моноплакофор и полиплакофор в мировых океанах. [71]
Известно, что ракообразные -перакариды , включая изопод, составляют значительную часть макробентосного сообщества, которое отвечает за поедание крупных остатков пищи, падающих на морское дно. [1] [72] В 2000 году ученые экспедиции «Разнообразие глубоководного атлантического бентоса » (DIVA 1) (круиз M48/1 немецкого исследовательского судна RV Meteor III ) обнаружили и собрали три новых вида подотряда Asellota бентосных изопод с абиссальных равнин бассейна Анголы в южной части Атлантического океана . [73] [74] [75] В 2003 году Де Бройер и др. собрали около 68 000 ракообразных-перакаридов 62 видов из ловушек с наживкой, установленных в море Уэдделла , море Скотия и у Южных Шетландских островов . Они обнаружили, что около 98% образцов принадлежали к надсемейству амфипод Lysianassoidea , а 2% — к семейству изопод Cirolanidae . Половина этих видов была собрана с глубин более 1000 метров. [72]
В 2005 году дистанционно управляемый аппарат Японского агентства по науке и технологиям в области морских и геологических исследований (JAMSTEC) KAIKO собрал керн осадка из впадины Челленджера. В образцах осадка было идентифицировано 432 живых образца мягкостенных фораминифер. [76] [77] Фораминиферы — это одноклеточные простейшие , которые строят раковины. По оценкам, существует 4000 видов живых фораминифер. Из 432 собранных организмов подавляющее большинство образцов состояло из простых мягкостенных фораминифер, а другие представляли виды сложных многокамерных родов Leptohalysis и Reophax . В целом, 85% образцов состояли из мягкостенных аллогромиид . Это необычно по сравнению с образцами организмов, обитающих в осадочных породах, из других глубоководных сред, где процент фораминифер с органическими стенками колеблется от 5% до 20% от общего числа. Небольшие организмы с твердыми известковыми раковинами испытывают трудности с ростом на экстремальных глубинах, поскольку вода на этой глубине сильно лишена карбоната кальция. [78] Гигантские (5–20 см) фораминиферы, известные как ксенофиофоры, встречаются только на глубинах 500–10 000 метров, где они могут встречаться в больших количествах и значительно увеличивать разнообразие животных из-за своей биотурбации и предоставления среды обитания для мелких животных. [79]
Хотя известно, что подобные формы жизни существуют в более мелких океанических впадинах (>7000 м) и на абиссальной равнине, формы жизни, обнаруженные в Challenger Deep, могут представлять собой независимые таксоны из этих более мелких экосистем. Это преобладание мягкопанцирных организмов в Challenger Deep может быть результатом давления отбора. Миллионы лет назад Challenger Deep был мельче, чем сейчас. За последние шесть-девять миллионов лет, по мере того как Challenger Deep рос до своей нынешней глубины, многие виды, присутствующие в осадках этой древней биосферы, не смогли адаптироваться к растущему давлению воды и изменяющейся среде. Те виды, которые смогли адаптироваться, могли быть предками организмов, в настоящее время эндемичных для Challenger Deep. [76]
Полихеты встречаются во всех океанах Земли на всех глубинах, от форм, которые живут как планктон вблизи поверхности, до самых глубоких океанических впадин. Роботизированный океанический зонд Nereus обнаружил образец полихеты размером 2–3 см (до сих пор неклассифицированный) на дне Бездны Челленджера 31 мая 2009 года. [77] [80] [81] [82] Существует более 10 000 описанных видов полихет; их можно найти практически в любой морской среде. Некоторые виды живут в самых холодных океанических температурах хадальной зоны, в то время как другие можно найти в чрезвычайно горячих водах, прилегающих к гидротермальным источникам.
В абиссальных и хадальных зонах области вокруг подводных гидротермальных источников и холодных просачиваний имеют самую большую биомассу и биоразнообразие на единицу площади. Питаемые химическими веществами, растворенными в жидкостях источников, эти области часто являются домом для больших и разнообразных сообществ термофильных , галофильных и других экстремофильных прокариотических микроорганизмов (например, сульфид-окисляющих род Beggiatoa ), часто расположенных в больших бактериальных матах вблизи холодных просачиваний. В этих местах хемосинтетические археи и бактерии обычно образуют основу пищевой цепи. Хотя процесс хемосинтеза является полностью микробным, эти хемосинтетические микроорганизмы часто поддерживают обширные экосистемы, состоящие из сложных многоклеточных организмов посредством симбиоза . [83] Эти сообщества характеризуются такими видами, как везикомииды , мидии митилиды , блюдечки , изоподы, гигантские трубчатые черви , мягкие кораллы , бельдюги , крабы галатеиды и креветки альвинокарид . Самое глубокое сообщество просачивания, обнаруженное на сегодняшний день, находится в Японской впадине , на глубине 7700 метров. [11]
Вероятно, наиболее важной экологической характеристикой абиссальных экосистем является ограничение энергии. Абиссальные сообщества морского дна считаются ограниченными в плане пищи , поскольку бентосное производство зависит от поступления детритного органического материала, произведенного в эвфотической зоне, на тысячи метров выше. [84] Большая часть органического потока поступает в виде ослабленного дождя из мелких частиц (обычно всего 0,5–2% чистой первичной продукции в эвфотической зоне), который уменьшается обратно пропорционально глубине воды. [9] Мелкий поток частиц может быть увеличен за счет падения более крупных туш и переноса органического материала вниз по склону вблизи континентальных окраин. [84]
В дополнение к их высокому биоразнообразию, абиссальные равнины представляют большой текущий и будущий коммерческий и стратегический интерес. Например, они могут быть использованы для законной и незаконной утилизации крупных сооружений, таких как корабли и нефтяные вышки , радиоактивных отходов и других опасных отходов , таких как боеприпасы . Они также могут быть привлекательными местами для глубоководной рыбалки , добычи нефти, газа и других полезных ископаемых . Будущие мероприятия по утилизации глубоководных отходов , которые могут стать значительными к 2025 году, включают размещение сточных вод и шлама , секвестрацию углерода и утилизацию грунта драг . [85]
По мере сокращения рыбных запасов в верхнем океане глубоководные промыслы все чаще становятся объектом эксплуатации. Поскольку глубоководные рыбы живут долго и растут медленно, эти глубоководные промыслы не считаются устойчивыми в долгосрочной перспективе, учитывая текущие методы управления. [85] Ожидается, что изменения в первичной продукции в фотической зоне изменят постоянные запасы в афотической зоне с ограниченным количеством пищи.
Разведка углеводородов в глубоководных районах иногда приводит к значительному ухудшению состояния окружающей среды, вызванному, в основном, накоплением загрязненных буровых шламов , а также разливами нефти . Хотя выброс нефти , связанный с разливом нефти Deepwater Horizon в Мексиканском заливе, произошел из устья скважины, расположенного всего в 1500 метрах ниже поверхности океана, [86] он, тем не менее, иллюстрирует тип экологической катастрофы , которая может возникнуть в результате несчастных случаев, связанных с бурением шельфовых скважин для добычи нефти и газа.
Отложения некоторых абиссальных равнин содержат обильные минеральные ресурсы, в частности полиметаллические конкреции . Эти конкреции размером с картофелину из марганца, железа, никеля, кобальта и меди, распределенные на морском дне на глубинах более 4000 метров, [85] представляют значительный коммерческий интерес. Район максимального коммерческого интереса для добычи полиметаллических конкреций (называемый Тихоокеанской провинцией конкреций) находится в международных водах Тихого океана, простираясь от 118° до 157° и от 9° до 16° с.ш., площадь более 3 миллионов км 2 . [87] Глубоководная зона разлома Кларион-Клиппертон (CCFZ) представляет собой область в Тихоокеанской провинции конкреций, которая в настоящее время находится в стадии разведки на предмет ее минерального потенциала. [61]
Восемь коммерческих подрядчиков в настоящее время имеют лицензию Международного органа по морскому дну ( межправительственная организация, созданная для организации и контроля всех видов деятельности, связанных с минеральными ресурсами, в международном районе морского дна за пределами национальной юрисдикции ) на разведку ресурсов конкреций и тестирование методов добычи в восьми заявленных районах , каждый из которых охватывает 150 000 км 2 . [87] Когда добыча в конечном итоге начнется, каждая операция по добыче, как ожидается, напрямую нарушит 300–800 км 2 морского дна в год и нарушит бентосную фауну на площади в 5–10 раз большей из-за переотложения взвешенных осадков. Таким образом, за 15 лет прогнозируемой продолжительности одной операции по добыче добыча конкреций может серьезно повредить сообществам абиссального морского дна на площади от 20 000 до 45 000 км 2 (зона размером по крайней мере с Массачусетс ). [87]
Ограниченные знания о таксономии , биогеографии и естественной истории глубоководных сообществ не позволяют точно оценить риск вымирания видов из-за крупномасштабной добычи полезных ископаемых. Данные, полученные из абиссальной части Северной части Тихого океана и Северной Атлантики, свидетельствуют о том, что глубоководные экосистемы могут подвергнуться неблагоприятному воздействию горнодобывающих работ в масштабах десятилетий. [85] В 1978 году драга на борту Hughes Glomar Explorer , эксплуатируемая американским горнодобывающим консорциумом Ocean Minerals Company (OMCO), проложила шахтерский путь на глубине 5000 метров в конкреционных полях CCFZ. В 2004 году Французский научно-исследовательский институт по эксплуатации моря ( IFREMER ) провел экспедицию Nodinaut к этому шахтерскому пути (который все еще виден на морском дне) для изучения долгосрочных последствий этого физического нарушения для осадка и его бентосной фауны. Образцы, взятые из поверхностного осадка, показали, что его физические и химические свойства не показали никакого восстановления с момента нарушения, произошедшего 26 лет назад. С другой стороны, биологическая активность, измеренная в треке приборами на борту батискафа Nautile, не отличалась от близлежащего нетронутого участка. Эти данные свидетельствуют о том, что бентосная фауна и потоки питательных веществ на границе раздела вода-осадок полностью восстановились. [88]
{{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь ){{cite book}}
: |journal=
проигнорировано ( помощь )