stringtranslate.com

Мезопелагическая зона

Мезопелагическая зона ( греч. μέσον , средний), также известная как средняя пелагическая или сумеречная зона , является частью пелагической зоны , которая находится между фотической эпипелагической и афотической батипелагической зонами. [1] Она определяется светом и начинается на глубине, куда достигает только 1% падающего света, и заканчивается там, где света нет; глубина этой зоны составляет приблизительно от 200 до 1000 метров (~656-3280 футов) ниже поверхности океана . [1]

Мезопелагическая зона занимает около 60% поверхности планеты и около 20% объема океана, составляя большую часть всей биосферы . [2] Она является домом для разнообразного биологического сообщества, которое включает в себя щетиноротых , рыб-капель , биолюминесцентных медуз , гигантских кальмаров и множество других уникальных организмов, приспособленных к жизни в условиях низкой освещенности. [3] Она давно пленила воображение ученых, художников и писателей; глубоководные существа занимают видное место в популярной культуре. [4]

Физическое состояние

Пелагические зоны

Мезопелагическая зона включает область резких изменений температуры, солености и плотности, называемых термоклином , галоклином и пикноклином соответственно. [1] Колебания температуры большие: от более 20 °C (68 °F) в верхних слоях до около 4 °C (39 °F) на границе с батиальной зоной . [5] Колебания солености меньше, обычно между 34,5 и 35 psu. [5] Плотность колеблется от 1023 до 1027 г/л морской воды. [5] Эти изменения температуры, солености и плотности вызывают стратификацию, которая создает слои океана. Эти различные водные массы влияют на градиенты и смешивание питательных веществ и растворенных газов. Это делает эту зону динамической.

Мезопелагическая зона имеет некоторые уникальные акустические особенности. Канал Sound Fixing and Ranging (SOFAR) , где звук распространяется медленнее всего из-за колебаний солености и температуры, расположен у основания мезопелагической зоны на глубине около 600–1200 м. [6] Это волноводная зона, где звуковые волны преломляются внутри слоя и распространяются на большие расстояния. [5] Канал получил свое название во время Второй мировой войны, когда ВМС США предложили использовать его в качестве спасательного инструмента. Выжившие после кораблекрушения могли сбросить небольшое взрывчатое вещество, рассчитанное по времени для взрыва, в канал SOFAR, а затем станции прослушивания могли определить положение спасательного плота. [7] В 1950-х годах ВМС США пытались использовать эту зону для обнаружения советских подводных лодок, создав массив гидрофонов, названный Системой звукового наблюдения (SOSUS). [7] Океанографы позже использовали эту подводную систему наблюдения для определения скорости и направления глубоководных океанских течений, сбрасывая поплавки SOFAR, которые можно было обнаружить с помощью массива SOSUS. [7]

Мезопелагическая зона важна для формирования водной массы, такой как модовая вода . Модовая вода — это водная масса, которая обычно определяется своими вертикально смешанными свойствами. [5] Она часто формируется в виде глубоких смешанных слоев на глубине термоклина. [5] Модовая вода в мезопелагиали имеет время пребывания в масштабах десятилетий или столетий. [5] Более длительное время опрокидывания контрастирует с дневными и более короткими масштабами, в течение которых различные животные перемещаются вертикально через зону, и опусканием различных обломков.

Биогеохимия

Углерод

Мезопелагическая зона играет ключевую роль в биологическом насосе океана , который вносит вклад в океанический углеродный цикл . В биологическом насосе органический углерод производится в поверхностной эвфотической зоне, где свет способствует фотосинтезу. Часть этой продукции экспортируется из поверхностного смешанного слоя в мезопелагическую зону. Один из путей экспорта углерода из эвфотического слоя — это погружение частиц, которое может быть ускорено путем переупаковки органического вещества в фекальные гранулы зоопланктона, балластные частицы и агрегаты. [8]

В мезопелагической зоне биологический насос является ключом к круговороту углерода, поскольку в этой зоне в значительной степени доминирует реминерализация органического углерода (POC). Когда часть POC экспортируется из эвфотической зоны , по оценкам, 90% этого POC вдыхается в мезопелагической зоне. [8] Это происходит из-за микробных организмов, которые вдыхают органическое вещество и реминерализуют питательные вещества, в то время как мезопелагические рыбы также упаковывают органическое вещество в быстротонущие пакеты для более глубокого экспорта. [9]

Другим ключевым процессом, происходящим в этой зоне, является суточная вертикальная миграция определенных видов, которые перемещаются между эвфотической зоной и мезопелагиалью и активно переносят твердые органические вещества на глубину. [8] В одном исследовании в экваториальной части Тихого океана было подсчитано, что миктофиды в мезопелагиали активно переносят 15–28% пассивного ВОУ, опускающегося на глубину, [10] в то время как исследование вблизи Канарских островов подсчитало, что 53% вертикального потока углерода было обусловлено активным переносом из комбинации зоопланктона и микронектона. [11] Когда первичная продуктивность высока, вклад активного переноса посредством вертикальной миграции был оценен как сопоставимый с экспортом опускающихся частиц. [8]

Образец ловушки осадка, залив Термаикос, Греция, 2000 г. Стереоскопическое изображение собранного материала над сеткой с размером пор 63 мкм. Можно идентифицировать известковые раковины и скелеты планктонных организмов.

Упаковка и затопление частиц

Средняя скорость опускания частиц составляет от 10 до 100 м/день. [12] Скорость опускания была измерена в проекте VERTIGO (вертикальный перенос в мировом океане) с использованием ловушек для определения скорости оседания осадков. [13] Изменчивость скорости опускания обусловлена ​​различиями в балласте, температуре воды, структуре пищевой сети и типах фито- и зоопланктона в разных районах океана. [13] Если материал опускается быстрее, то он меньше усваивается бактериями, перенося больше углерода из поверхностного слоя в глубины океана. Более крупные фекальные гранулы опускаются быстрее из-за более низкого соотношения трения поверхности к массе. Более вязкая вода может замедлить скорость опускания частиц. [13]

Кислород

Растворенный кислород необходим для аэробного дыхания, и хотя поверхность океана обычно богата кислородом из-за атмосферного газообмена и фотосинтеза, мезопелагическая зона не находится в прямом контакте с атмосферой из-за стратификации в основании поверхностного смешанного слоя. Органическое вещество экспортируется в мезопелагическую зону из вышележащего эвфотического слоя, в то время как минимальный свет в мезопелагической зоне ограничивает фотосинтез. Потребление кислорода из-за дыхания большей части тонущего органического вещества и отсутствия газообмена часто создает зону минимального содержания кислорода (OMZ) в мезопелагической зоне. Мезопелагическая OMZ особенно серьезна в восточной тропической части Тихого океана и тропической части Индийского океана из-за плохой вентиляции и высоких показателей экспорта органического углерода в мезопелагическую зону. [8] Концентрации кислорода в мезопелагиали иногда приводят к субоксическим концентрациям, что затрудняет аэробное дыхание для организмов. [8] В этих бескислородных регионах может происходить хемосинтез, в котором CO 2 и восстановленные соединения, такие как сульфид или аммиак, поглощаются для образования органического углерода, внося вклад в резервуар органического углерода в мезопелагиали. [14] Этот путь фиксации углерода, как было подсчитано, сопоставим по скорости с вкладом гетеротрофного производства в этой океанической области. [15]

Азот

Мезопелагическая зона, область значительного дыхания и реминерализации органических частиц, как правило, богата питательными веществами. Это контрастирует с вышележащей эвфотической зоной, которая часто ограничена питательными веществами. Области с низким содержанием кислорода, такие как OMZ, являются ключевой областью денитрификации прокариотами, гетеротрофного пути, в котором нитрат превращается в газообразный азот, что приводит к потере океаническим резервуаром реактивного азота. [8] На субоксическом интерфейсе, который происходит на краю OMZ, нитрит и аммоний могут соединяться для получения газообразного азота через анаммокс , также удаляя азот из биологически доступного пула.

Биология

Данные сонара. Зеленый слой в толще воды — это глубокий рассеивающий слой вертикально мигрирующего мезопелагического зоопланктона и рыб.
Иллюстрация Чарльза Фредерика Холдера, изображающая различных биолюминесцентных рыб, обитающих в мезопелагиали.

Хотя некоторое количество света проникает в мезопелагическую зону, его недостаточно для фотосинтеза . Биологическое сообщество мезопелагической зоны приспособилось к среде с низким уровнем освещенности. [16] Это очень эффективная экосистема, в которой многие организмы перерабатывают органические вещества, опускающиеся из эпипелагической зоны [17], в результате чего очень мало органического углерода попадает в более глубокие воды океана. Общие типы обнаруженных форм жизни — это травоядные , посещающие дневное время , детритофаги, питающиеся мертвыми организмами и фекальными гранулами, и плотоядные, питающиеся этими детритофагами. [16]

Многие организмы в мезопелагической зоне ночью перемещаются в эпипелагическую зону и отступают в мезопелагическую зону днем, что известно как дневная вертикальная миграция . [8] Таким образом, эти мигранты могут избегать визуальных хищников днем ​​и питаться ночью, в то время как некоторые из их хищников также мигрируют ночью, чтобы преследовать добычу. В этой миграции так много биомассы, что операторы гидролокаторов во время Второй мировой войны регулярно неправильно интерпретировали сигнал, возвращаемый этим толстым слоем планктона, как ложное морское дно. [18] [19] Оценки глобальной биомассы мезопелагических рыб варьируются от 1 гигатонны (Гт) на основе сетевых буксировок до 7–10 Гт на основе измерений с использованием активной акустики. [20]

Вирусная и микробная экология

Очень мало известно о микробном сообществе мезопелагиали, поскольку это сложная часть океана для изучения. Недавние работы с использованием ДНК из образцов морской воды подчеркнули важность роли вирусов и микробов в переработке органического вещества с поверхности океана, известной как микробная петля . Эти многочисленные микробы могут получать энергию из различных метаболических путей. [21] Некоторые из них являются автотрофами , гетеротрофами , а исследование 2006 года даже обнаружило хемоавтотрофов. [21] Этот хемоавтотрофный Archaea crenarchaeon Candidatus может окислять аммоний в качестве источника энергии без кислорода, что может существенно повлиять на циклы азота и углерода. [21] Одно исследование оценивает, что эти окисляющие аммоний бактерии, которые составляют всего 5% микробной популяции, могут ежегодно захватывать 1,1 Гт органического углерода. [22]

Микробная биомасса и разнообразие обычно экспоненциально снижаются с глубиной в мезопелагиали, отслеживая общее снижение количества пищи сверху. [8] Состав сообщества меняется с глубиной в мезопелагиали, поскольку разные организмы эволюционируют для разных условий освещенности. [8] Микробная биомасса в мезопелагиали больше в более высоких широтах и ​​уменьшается по направлению к тропикам, что, вероятно, связано с различными уровнями продуктивности в поверхностных водах. [8] Однако вирусы очень распространены в мезопелагиали, около 10 10 - 10 12 на кубический метр, что довольно равномерно по всей мезопелагиали. [8]

Шлемовая медуза, Periphylla periphylla

Экология зоопланктона

Мезопелагическая зона содержит разнообразное сообщество зоопланктона. Обычный зоопланктон включает веслоногих рачков, криль, медуз, сифонофоров, личинок, головоногих моллюсков и крылоногих моллюсков. [8] Пищи в мезопелагиали обычно мало, поэтому хищникам приходится эффективно ее добывать. Считается, что студенистые организмы играют важную роль в экологии мезопелагиали и являются обычными хищниками. [23] Хотя ранее считалось, что это пассивные хищники, просто дрейфующие в толще воды, медузы могут быть более активными хищниками. Одно исследование показало, что шлемоносная медуза Periphylla periphylla проявляет социальное поведение и может находить друг друга на глубине и образовывать группы. [23] Ранее такое поведение приписывалось спариванию, но ученые предполагают, что это может быть стратегией питания, позволяющей группе медуз охотиться вместе. [23]

Глубоководная мизида, Gnathophausia spp.

Мезопелагический зоопланктон имеет уникальные адаптации к слабому освещению. Биолюминесценция является очень распространенной стратегией у многих зоопланктонов. Считается, что это производство света функционирует как форма общения между особями того же вида, привлечения добычи, устрашения добычи и/или стратегии размножения. [8] Еще одной распространенной адаптацией являются улучшенные световые органы, или глаза, что характерно для криля и креветок, поэтому они могут использовать ограниченное освещение. [16] У некоторых осьминогов и криля даже есть трубчатые глаза, которые смотрят вверх в толще воды. [18]

Большинство жизненных процессов, таких как темпы роста и репродуктивные темпы, в мезопелагиали протекают медленнее. [16] Было показано, что метаболическая активность снижается с увеличением глубины и снижением температуры в более холодной воде. [24] Например, мизиды, похожие на мезопелагиаль , Gnathophausia ingens , живут от 6,4 до 8 лет, тогда как похожие бентосные креветки живут всего 2 года. [16]

Экология рыб

Мезопелагические рыбы являются домом для значительной части общей мировой биомассы рыб. [2] Мезопелагические рыбы встречаются по всему миру, за исключением Северного Ледовитого океана. [9] Исследование 1980 года оценивает биомассу мезопелагических рыб примерно в один миллиард тонн. [25] Затем исследование 2008 года оценило мировую биомассу морских рыб в диапазоне от 0,8 до 2 миллиардов тонн. [26] Более позднее исследование пришло к выводу, что мезопелагические рыбы могут иметь биомассу, составляющую 10 миллиардов тонн, что эквивалентно примерно 100-кратному годовому улову традиционных рыболовных хозяйств, составляющему около 100 миллионов метрических тонн. [27] [28] Однако в этой оценке биомассы есть много неопределенности. [2] Эта океаническая область может содержать крупнейший промысел в мире, и ведется активная разработка этой зоны, чтобы стать коммерческим промыслом. [9]

Миктофиды (фонарные рыбы)

В настоящее время известно тридцать семейств мезопелагических рыб. [29] Одной из доминирующих рыб в мезопелагической зоне являются фонарные рыбы (Myctophidae), которые включают 245 видов, распределенных по 33 различным родам. [25] У них есть заметные фотофоры вдоль их брюшной стороны. Gonostomatidae, или щетиноротые, также являются обычными мезопелагическими рыбами. Щетиноротые могут быть самыми многочисленными позвоночными на Земле , с численностью от сотен триллионов до квадриллионов. [30]

Мезопелагических рыб трудно изучать из-за их уникальной анатомии. Многие из этих рыб имеют плавательные пузыри, которые помогают им контролировать свою плавучесть, что затрудняет взятие образцов, поскольку эти заполненные газом камеры обычно лопаются, когда рыба поднимается в сетях, и рыба погибает. [31] Ученые в Калифорнии достигли прогресса в отборе образцов мезопелагических рыб, разработав погружную камеру, которая может поддерживать рыбу живой на пути к поверхности в контролируемой атмосфере и давлении. [31] Пассивный метод оценки численности мезопелагических рыб заключается в эхолокации для определения « глубокого рассеивающего слоя » с помощью обратного рассеяния, полученного от этих акустических эхолотов. [17] Исследование 2015 года показало, что в некоторых районах наблюдалось снижение численности мезопелагических рыб, в том числе у побережья Южной Калифорнии, с использованием долгосрочного исследования, датируемого 1970-ми годами. [32] Холодноводные виды были особенно уязвимы для снижения численности. [32]

Рыба-удильщик с кисточкой (Rhycherus filamentosus)

Мезопелагические рыбы приспособлены к среде с низким уровнем освещенности. Многие рыбы черные или красные, потому что эти цвета кажутся темными из-за ограниченного проникновения света на глубине. [16] У некоторых рыб есть ряды фотофоров , небольших светопродуцирующих органов, на нижней стороне, чтобы имитировать окружающую среду. [16] У других рыб зеркальные тела, которые расположены под углом, чтобы отражать окружающие цвета океана при низком уровне освещенности и защищать рыбу от посторонних глаз, в то время как другая адаптация — это противозатенение , при котором рыбы имеют светлые цвета на брюшной стороне и темные цвета на спинной стороне. [16]

Еда часто ограничена и неоднородна в мезопелагиали, что приводит к диетическим адаптациям. Обычные адаптации рыб могут включать чувствительные глаза и огромные челюсти для улучшенного и оппортунического питания. [30] Рыбы также обычно имеют небольшие размеры, чтобы снизить потребность в энергии для роста и формирования мышц. [16] Другие адаптации к питанию включают челюсти, которые могут расцепляться, эластичные глотки и массивные длинные зубы. [16] Некоторые хищники вырабатывают биолюминесцентные приманки, такие как кистевой удильщик , которые могут привлекать добычу, в то время как другие реагируют на давление или химические сигналы вместо того, чтобы полагаться на зрение. [16]

Влияние человека

Загрязнение

Морской мусор

Пластиковые гранулы являются распространенной формой морского мусора.

Морской мусор , особенно в форме пластика, был обнаружен в каждом океаническом бассейне и оказывает широкий спектр воздействия на морской мир. [33]

Одной из наиболее важных проблем является попадание в организм пластикового мусора, в частности микропластика . [34] Многие виды мезопелагических рыб мигрируют в поверхностные воды, чтобы полакомиться своими основными видами добычи, зоопланктоном и фитопланктоном , которые смешиваются с микропластиком в поверхностных водах. Кроме того, исследования показали, что даже зоопланктон потребляет сам микропластик. [35] Мезопелагические рыбы играют ключевую роль в динамике энергии, то есть они обеспечивают пищей ряд хищников, включая птиц, более крупных рыб и морских млекопитающих. Концентрация этого пластика может увеличиться, поэтому более экономически важные виды также могут быть загрязнены. [36] Концентрация пластикового мусора в мезопелагических популяциях может варьироваться в зависимости от географического положения и концентрации морского мусора, находящегося там. В 2018 году примерно 73% из примерно 200 рыб, отобранных в Северной Атлантике, потребляли пластик. [37]

Биоаккумуляция

Биоаккумуляция (накопление определенного вещества в жировой ткани ) и биомагнификация (процесс, при котором концентрация вещества увеличивается по мере продвижения по пищевой цепи) становятся все более серьезными проблемами в мезопелагической зоне. [38] Ртуть в рыбе может быть связана с комбинацией антропологических факторов (таких как добыча угля) в дополнение к природным факторам. Ртуть является особенно важным загрязняющим веществом биоаккумуляции, поскольку ее концентрация в мезопелагической зоне увеличивается быстрее, чем в поверхностных водах. [39] Неорганическая ртуть встречается в антропогенных атмосферных выбросах в своей газообразной элементарной форме, которая затем окисляется и может осаждаться в океане. [40] Оказавшись там, окисленная форма может быть преобразована в метилртуть , которая является ее органической формой. [40] Исследования показывают, что текущие уровни антропогенных выбросов не будут уравновешиваться между атмосферой и океаном в течение десятилетий или столетий, [41] что означает, что мы можем ожидать, что текущие концентрации ртути в океане будут продолжать расти. Ртуть является мощным нейротоксином и представляет опасность для здоровья всей пищевой цепи, за пределами мезопелагических видов, которые ее потребляют. Многие из мезопелагических видов, такие как миктофиды , которые совершают суточную вертикальную миграцию в поверхностные воды, могут переносить нейротоксин, когда их потребляют пелагические рыбы, птицы и млекопитающие. [42]

Рыбалка

Рыбная мука в порошке

Исторически было мало примеров попыток коммерциализации мезопелагиали из-за низкой экономической ценности, технической осуществимости и воздействия на окружающую среду. [25] Хотя биомасса может быть обильной, виды рыб на глубине, как правило, меньше по размеру и медленнее размножаются. [25] Рыболовство с использованием больших траловых сетей представляет угрозу для высокого процента прилова , а также потенциального воздействия на процессы круговорота углерода. [25 ] Кроме того, судам, пытающимся достичь продуктивных мезопелагиальных регионов, требуются довольно длительные плавания в открытом море. [43] В 1977 году советский промысел открылся, но закрылся менее чем через 20 лет из-за низкой коммерческой прибыли, в то время как южноафриканский кошельковый промысел закрылся в середине 1980-х годов из-за трудностей переработки из-за высокого содержания масла в рыбе. [44]

Поскольку биомасса в мезопелагиали настолько обильна, возрос интерес к определению того, могут ли эти популяции быть экономически полезны в секторах, отличных от прямого потребления человеком. Например, было высказано предположение, что большое изобилие рыбы в этой зоне может потенциально удовлетворить спрос на рыбную муку и нутрицевтики . [25] С ростом мирового населения спрос на рыбную муку для поддержки растущей аквакультурной отрасли высок. Существует потенциал для экономически жизнеспособного урожая. Например, 5 миллиардов тонн мезопелагической биомассы могут привести к производству около 1,25 миллиарда тонн продовольствия для потребления человеком. [25] Кроме того, спрос на нутрицевтики также быстро растет, вытекая из популярного потребления человеком жирных кислот Омега-3 в дополнение к аквакультурной отрасли, которая требует особого морского масла в качестве кормового материала. [25] Фонарные рыбы представляют большой интерес для рынка аквакультуры, так как они особенно богаты жирными кислотами. [45]

Изменение климата

Мезопелагическая область играет важную роль в глобальном углеродном цикле , поскольку это область, где дышит большая часть поверхностного органического вещества . [8] Мезопелагические виды также приобретают углерод во время своей суточной вертикальной миграции для питания в поверхностных водах, и они переносят этот углерод в глубокое море, когда умирают. [8] По оценкам, мезопелагические циклы составляют от 5 до 12 миллиардов тонн углекислого газа из атмосферы в год, и до недавнего времени эта оценка не была включена во многие климатические модели. [3] Трудно количественно оценить влияние изменения климата на мезопелагическую зону в целом, поскольку изменение климата не оказывает однородного воздействия географически. Исследования показывают, что в потеплевших водах, пока есть достаточно питательных веществ и пищи для рыб, мезопелагическая биомасса может фактически увеличиться из-за более высокой трофической эффективности и повышенного метаболизма , обусловленного температурой . [46] Однако, поскольку потепление океана не будет равномерным по всей глобальной мезопелагической зоне, прогнозируется, что в некоторых районах биомасса рыб может фактически уменьшиться, а в других — увеличиться. [46]

Стратификация водной толщи также, вероятно, увеличится с потеплением океана и изменением климата. [3] Усиление стратификации океана уменьшает поступление питательных веществ из глубин океана в эвфотическую зону, что приводит к снижению как чистой первичной продукции, так и опускания твердых частиц. [3] Дополнительные исследования показывают, что сдвиги в географическом ареале многих видов также могут произойти с потеплением, при этом многие из них сместятся к полюсам. [47] Сочетание этих факторов может потенциально означать, что по мере того, как мировые океанические бассейны продолжают нагреваться, в мезопелагиали могут быть области, в которых увеличивается биоразнообразие и видовое богатство, в то время как в других областях наблюдается снижение, особенно по мере удаления от экватора. [47]

Исследования и изыскания

Научный дистанционно управляемый подводный аппарат «Геркулес» (IFE/URI/NOAA) во время запуска в 2005 году. Обратите внимание на ряд пробоотборных устройств и роботизированных рук, которые используются для проведения глубоководных исследований.

Существует недостаток знаний о мезопелагической зоне, поэтому исследователи начали разрабатывать новые технологии для изучения и отбора проб этой области. Океанографический институт Вудс-Хоул (WHOI), NASA и Норвежский институт морских исследований работают над проектами, чтобы лучше понять эту зону в океане и ее влияние на глобальный углеродный цикл. Традиционные методы отбора проб, такие как сети, оказались неадекватными, поскольку они отпугивают существ из-за волны давления, образуемой буксируемой сетью, и света, производимого биолюминесцентными видами , пойманными в сеть. Мезопелагическая активность была впервые исследована с помощью сонара, поскольку возврат отражается от планктона и рыбы в воде. Однако существует много проблем с методами акустической съемки, и предыдущие исследования оценивали ошибки в измеренных количествах биомассы до трех порядков. [9] Это связано с неточным включением глубины, распределения размеров видов и акустических свойств видов. Норвежский институт морских исследований спустил на воду исследовательское судно под названием Dr. Fridtjof Nansen для изучения мезопелагической активности с использованием сонара, уделяя особое внимание устойчивости рыболовных операций. [48] Чтобы преодолеть проблемы, связанные с акустическим отбором проб, WHOI разрабатывает дистанционно управляемые аппараты (ROV) и роботов (Deep-See, Mesobot и Snowclops), которые способны более точно изучать эту зону, в рамках специального проекта Ocean Twilight Zone, который был запущен в августе 2018 года. [30]

Обнаружение и обнаружение

Глубокий рассеивающий слой часто характеризует мезопелагическую часть из-за большого количества биомассы, которая существует в этом регионе. [46] Акустический звук, посылаемый в океан, отражается от частиц и организмов в толще воды и возвращает сильный сигнал. Этот регион был первоначально обнаружен американскими исследователями во время Второй мировой войны в 1942 году во время противолодочных исследований с помощью сонара . В то время сонар не мог проникать глубже этой глубины из-за большого количества существ, препятствующих звуковым волнам. [3] Глубокие рассеивающие слои редко обнаруживаются ниже 1000 м. До недавнего времени сонар был преобладающим методом изучения мезопелагиали. [46]

Экспедиция Malaspina Circumnavigation была научным поиском, организованным испанцами в 2011 году с целью лучше понять состояние океана и разнообразие его глубин. [49] Собранные данные, в частности, с помощью гидролокационных наблюдений, показали, что оценка биомассы в мезопелагиали была ниже, чем считалось ранее. [50]

Глубоко-Знать

WHOI в настоящее время работает над проектом по характеристике и документированию пелагической экосистемы. Они разработали устройство под названием Deep-See весом около 700 кг, которое предназначено для буксировки за исследовательским судном. [3] Deep-See способен достигать глубины до 2000 м и может оценивать количество биомассы и биоразнообразия в этой мезопелагической экосистеме. Deep-See оснащен камерами, гидролокаторами, датчиками, устройствами для сбора проб воды и системой передачи данных в реальном времени. [48]

Мезобот

WHOI сотрудничает с Научно-исследовательским институтом аквариумов залива Монтерей (MBARI), Стэнфордским университетом и Техасским университетом долины Рио-Гранде с целью разработки небольшого автономного робота Mesobot весом около 75 кг. [3] [51] Mesobot оснащен камерами высокой четкости для отслеживания и записи мезопелагических видов во время их ежедневной миграции в течение длительных периодов времени. Двигатели робота были спроектированы таким образом, чтобы они не мешали жизни в мезопелагических слоях, за которыми он наблюдает. [3] Традиционные устройства для сбора образцов не сохраняют организмы, пойманные в мезопелагических слоях, из-за большого изменения давления, связанного с всплытием. Mesobot также имеет уникальный механизм отбора проб, который способен поддерживать организмы живыми во время их всплытия. Ожидается, что первое морское испытание этого устройства состоится в 2019 году.

МИНЬОНЫ

Другой мезопелагический робот, разработанный WHOI, — это MINIONS. Это устройство спускается в толщу воды и делает снимки количества и распределения размеров морского снега на разных глубинах. Эти крошечные частицы являются источником пищи для других организмов, поэтому важно отслеживать различные уровни морского снега, чтобы охарактеризовать процессы круговорота углерода между поверхностью океана и мезопелагиалью. [3]

СПЛАТ кулачок

Институт океанографии Харбор-Бранч разработал технику пространственного анализа планктона (SPLAT) для идентификации и картирования закономерностей распределения биолюминесцентного планктона. Различные биолюминесцентные виды производят уникальную вспышку, которая позволяет SPLAT различать характеристики вспышки каждого вида, а затем картировать их трехмерные закономерности распределения. [52] Его предполагаемое использование не было направлено на исследование мезопелагиали, хотя он способен отслеживать закономерности перемещения биолюминесцентных видов во время их вертикальных миграций. Было бы интересно применить эту технику картирования в мезопелагиали, чтобы получить больше информации о суточных вертикальных миграциях, которые происходят в этой зоне океана.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc del Giorgio, Paul A.; Duarte, Carlos M. (28 ноября 2002 г.). «Дыхание в открытом океане». Nature . 420 (6914): 379–384. Bibcode :2002Natur.420..379D. doi :10.1038/nature01165. hdl :10261/89751. PMID  12459775. S2CID  4392859.
  2. ^ abc ICES (2021). Рабочая группа по экологии зоопланктона (WGZE) (Отчет). doi :10.17895/ices.pub.7689. Материал скопирован из этого источника, который доступен по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International.
  3. ^ abcdefghi "Мезопелагическая: Золушка океанов". The Economist . Получено 2018-11-06 .
  4. ^ Хакетт, Джон; Харрингтон, Шон, ред. (2018-02-02). Звери глубин . John Libbey Publishing. doi :10.2307/j.ctt20krz85. ISBN 9780861969395.
  5. ^ abcdefg Талли, Линн Д.; Пикард, Джордж Л.; Эмери, Уильям Дж. (2012). Описательная физическая океанография: введение . Academic Press. ISBN 9780750645522. OCLC  842833260.
  6. ^ "NOAA Ocean Explorer: Звуки в море 2001: схема распространения звука под водой". oceanexplorer.noaa.gov . Получено 18.11.2018 .
  7. ^ abc "История канала SOFAR – открытие звука в море". dosits.org . 2016-07-12 . Получено 2018-11-27 .
  8. ^ abcdefghijklmnop Робинсон, Кэрол; Стейнберг, Дебора К.; Андерсон, Томас Р.; Аристеги, Хавьер; Карлсон, Крейг А.; Фрост, Джессика Р.; Гильоне, Жан-Франсуа; Эрнандес-Леон, Сантьяго; Джексон, Джордж А.; Коппельманн, Рольф; Кегинер, Бернар; Рагено, Оливье; Рассулзадеган, Ферейдун; Робисон, Брюс Х.; Тамбурини, Кристиан; Танака, Цунео; Вишнер, Карен Ф.; Чжан, Цзин (август 2010 г.). «Экология и биогеохимия мезопелагической зоны – синтез» (PDF) . Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 57 (16): 1504–1518. Библиографический код : 2010DSRII..57.1504R. doi : 10.1016/j.dsr2.2010.02.018.
  9. ^ abcd Дэвисон, Питер К.; Кослоу, Дж. Энтони; Клозер, Руди Дж. (2015-02-19). «Акустическая оценка биомассы мезопелагических рыб: обратное рассеяние от особей, популяций и сообществ». ICES Journal of Marine Science . 72 (5): 1413–1424. doi : 10.1093/icesjms/fsv023 . ISSN  1095-9289.
  10. ^ Хидака, Киётака; Кавагучи, Коити; Мураками, Масахиро; Такахаши, Мио (август 2001 г.). «Нисходящий перенос органического углерода микронектоном дневной миграции в западной экваториальной части Тихого океана». Исследования глубоководных районов, часть I: Океанографические исследовательские работы . 48 (8): 1923–1939. doi :10.1016/s0967-0637(01)00003-6. ISSN  0967-0637.
  11. ^ Ариса, А.; Гарихо, Дж. К.; Ландейра, Дж. М.; Бордес, Ф.; Эрнандес-Леон, С. (2015). «Мигрирующая биомасса и респираторный поток углерода зоопланктоном и микронектоном в субтропическом северо-восточном районе Атлантического океана (Канарские острова)». Progress in Oceanography . 134 : 330–342. Bibcode : 2015PrOce.134..330A. doi : 10.1016/j.pocean.2015.03.003. ISSN  0079-6611.
  12. ^ Fowler, Scott W; Knauer, George A (январь 1986). «Роль крупных частиц в переносе элементов и органических соединений через толщу океанических вод». Progress in Oceanography . 16 (3): 147–194. Bibcode :1986PrOce..16..147F. doi :10.1016/0079-6611(86)90032-7. ISSN  0079-6611.
  13. ^ abc Buesseler, Ken O.; Lamborg, Carl H.; Boyd, Philip W.; Lam, Phoebe J.; Trull, Thomas W.; Bidigare, Robert R.; Bishop, James KB; Casciotti, Karen L.; Dehairs, Frank (2007-04-27). "Revisiting Carbon Flux Through the Ocean's Twilight Zone". Science . 316 (5824): 567–570. Bibcode :2007Sci...316..567B. CiteSeerX 10.1.1.501.2668 . doi :10.1126/science.1137959. ISSN  0036-8075. PMID  17463282. S2CID  8423647. 
  14. ^ Сандерс, Ричард Дж.; Хенсон, Стефани А.; Мартин, Адриан П.; Андерсон, Том Р.; Бернарделло, Раффаэле; Эндерлейн, Питер; Филдинг, Софи; Гиринг, Сара Л.С.; Хартманн, Мануэла (2016). «Контроль над внутренним мезопелагическим хранилищем углерода в океане (COMICS): полевые работы, синтез и моделирование». Frontiers in Marine Science . 3 . doi : 10.3389/fmars.2016.00136 . ISSN  2296-7745.
  15. ^ Рейнталер, Томас; ван Акен, Хендрик М.; Херндль, Герхард Дж. (2010-08-15). "Основной вклад автотрофии в микробный цикл углерода в глубине Северной Атлантики". Исследования глубоководных районов, часть II: Тематические исследования в океанографии . 57 (16): 1572–1580. Bibcode : 2010DSRII..57.1572R. doi : 10.1016/j.dsr2.2010.02.023. ISSN  0967-0645.
  16. ^ abcdefghijk Миллер, Чарльз Б. (2004). Биологическая океанография . Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing. С. 232–245. ISBN 978-0-632-05536-4.
  17. ^ ab Hays , Graeme C. (2003). «Обзор адаптивного значения и последствий для экосистемы суточных вертикальных миграций зоопланктона». Hydrobiologia . 503 (1–3): 163–170. doi :10.1023/b:hydr.0000008476.23617.b0. ISSN  0018-8158. S2CID  7738783.
  18. ^ аб Таонга, Министерство культуры и наследия Новой Зеландии Те Манату. «2. – Глубоководные существа – Энциклопедия Те Ара Новой Зеландии» . Проверено 26 ноября 2018 г.
  19. ^ Pain, Stephanie (31 мая 2022 г.). «Зов глубины». Knowable Magazine . Annual Reviews. doi : 10.1146/knowable-052622-3 . Получено 7 июня 2022 г.
  20. ^ Браун, Камрин Д.; Аростеги, Мартин К.; Торролд, Саймон Р.; Папастаматиу, Яннис П.; Гаубе, Питер; Фонтес, Хорхе; Афонсу, Педро (3 января 2022 г.). «Функциональное и экологическое значение глубоководных погружений крупных морских хищников». Ежегодный обзор морской науки . 14 (1): 129–159. Бибкод : 2022ARMS...14..129B. doi : 10.1146/annurev-marine-032521-103517 . ISSN  1941-1405. PMID  34416123. S2CID  237254422 . Проверено 7 июня 2022 г.
  21. ^ abc Ингаллс, Анитра Э.; Шах, Сунита Р.; Хансман, Роберта Л.; Алувихаре, Лихини И.; Сантос, Гуасиара М.; Друффел, Эллен Р.М.; Пирсон, Энн (2006-04-25). «Количественная оценка автотрофности архейного сообщества в мезопелагическом океане с использованием естественного радиоуглерода». Труды Национальной академии наук . 103 (17): 6442–6447. doi : 10.1073/pnas.0510157103 . ISSN  0027-8424. PMC 1564200. PMID  16614070 . 
  22. ^ Науки, Лаборатория Бигелоу по изучению океана. «Обнаружено, что темные океанические бактерии играют большую роль в улавливании углерода — Лаборатория Бигелоу по изучению океана». www.bigelow.org . Получено 26.11.2018 .
  23. ^ abc Каартведт, Штейн; Угланд, Карл И.; Клевьер, Тор А.; Рёстад, Андерс; Тительман, Жозефин; Сольберг, Ингрид (11 июня 2015 г.). «Социальное поведение мезопелагических медуз». Научные отчеты . 5 (1): 11310. Бибкод : 2015НатСР...511310К. дои : 10.1038/srep11310. ISSN  2045-2322. ПМЦ 4464149 . ПМИД  26065904. 
  24. ^ Фрост, Джессика Р.; Денда, Аннеке; Фокс, Клайв Дж.; Якоби, Чарльз А.; Коппельманн, Рольф; Нильсен, Мортен Хольтегаард; Янгблут, Марш Дж. (12.10.2011). «Распределение и трофические связи желатинозного зоопланктона на Доггер-банке, Северное море». Морская биология . 159 (2): 239–253. doi :10.1007/s00227-011-1803-7. ISSN  0025-3162. S2CID  85339091.
  25. ^ abcdefgh Джон, Ст.; А., Майкл; Борха, Энджел; Чуст, Гиллем; Хит, Майкл; Григоров, Иво; Мариани, Патрицио; Мартин, Адриан П.; Сантос, Рикардо С. (2016). «Темная дыра в нашем понимании морских экосистем и их услуг: перспективы мезопелагического сообщества». Frontiers in Marine Science . 3. doi : 10.3389 /fmars.2016.00031 . ISSN  2296-7745.
  26. ^ Wilson, RW; Millero, FJ; Taylor, JR; Walsh, PJ; Christensen, V.; Jennings, S.; Grosell, M. (16 января 2009 г.). «Вклад рыб в морской цикл неорганического углерода». Science . 323 (5912): 359–362. Bibcode :2009Sci...323..359W. doi :10.1126/science.1157972. PMID  19150840. S2CID  36321414.
  27. ^ "Девяносто пять процентов рыб в мире обитают в мезопелагической зоне" . Получено 26.11.2018 .
  28. ^ Иригойен X и др., «Биомасса крупных мезопелагических рыб и трофическая эффективность в открытом океане». В> Nat Commun. 2014 Feb 10;5:3271. DOI: 10.1038/ncomms4271.
  29. ^ Стил, Джон Х. и др. (2009). Энциклопедия наук об океане: Морская биология (2-е изд.). Лондон: Academic Press. ISBN 9780123757241. OCLC  501069621.
  30. ^ abc Klein, Joanna (21 ноября 2018 г.). «Пришельцы из сумеречной зоны океана». The New York Times . Получено 28 ноября 2018 г.
  31. ^ ab "Это изобретение помогает глубоководным рыбам выбираться на поверхность". 2018-06-05. Архивировано из оригинала 28 ноября 2018 года . Получено 2018-11-27 .
  32. ^ ab Koslow, J. Anthony; Miller, Eric F.; McGowan, John A. (2015-10-28). «Резкое снижение численности прибрежных и океанических рыбных сообществ у берегов Калифорнии». Серия «Прогресс морской экологии» . 538 : 221–227. Bibcode : 2015MEPS..538..221K. doi : 10.3354/meps11444. ISSN  0171-8630.
  33. ^ Козар, Андрес; Эчеваррия, Фидель; Гонсалес-Гордилло, Х. Игнасио; Иригоен, Ксавье; Убеда, Барбара; Эрнандес-Леон, Сантьяго; Пальма, Альваро Т.; Наварро, Сандра; Гарсиа-де-Ломас, Хуан (15 июля 2014 г.). «Пластиковый мусор в открытом океане». Труды Национальной академии наук . 111 (28): 10239–10244. Бибкод : 2014PNAS..11110239C. дои : 10.1073/pnas.1314705111 . ISSN  0027-8424. PMC 4104848. PMID  24982135 . 
  34. ^ Коул, Мэтью; Линдек, Пенни; Халсбанд, Клаудия; Гэллоуэй, Тамара С. (2011-12-01). «Микропластики как загрязнители морской среды: обзор». Бюллетень загрязнения морской среды . 62 (12): 2588–2597. Bibcode : 2011MarPB..62.2588C. doi : 10.1016/j.marpolbul.2011.09.025. hdl : 10871/19649 . ISSN  0025-326X. PMID  22001295.
  35. ^ Коул, Мэтью; Линдек, Пенни; Файлман, Элейн; Хэлсбанд, Клаудия; Гудхед, Риз; Могер, Джулиан; Гэллоуэй, Тамара С. (2013-06-06). «Поглощение микропластика зоопланктоном» (PDF) . Наука об окружающей среде и технологии . 47 (12): 6646–6655. Bibcode : 2013EnST...47.6646C. doi : 10.1021/es400663f. hdl : 10871/19651. ISSN  0013-936X. PMID  23692270.
  36. ^ Дэвисон, Питер; Эш, Ребекка Г. (2011-06-27). «Поглощение пластика мезопелагическими рыбами в субтропическом круговороте северной части Тихого океана». Серия «Прогресс морской экологии » . 432 : 173–180. Bibcode : 2011MEPS..432..173D. doi : 10.3354/meps09142 . ISSN  0171-8630.
  37. ^ Wieczorek, Alina M.; Morrison, Liam; Croot, Peter L.; Allcock, A. Louise; MacLoughlin, Eoin; Savard, Olivier; Brownlow, Hannah; Doyle, Thomas K. (2018). «Частота микропластика в мезопелагических рыбах северо-западной Атлантики». Frontiers in Marine Science . 5. doi : 10.3389/fmars.2018.00039 . hdl : 10468/5968 . ISSN  2296-7745.
  38. ^ Монтейро, Л.Р.; Коста, В.; Фернесс, Р.В.; Сантос, Р.С. (1997). «Концентрация ртути в рыбе-добыче указывает на повышенную биоаккумуляцию в мезопелагических средах». Серия «Прогресс морской экологии» . 5 (44): 21–25. Bibcode : 1996MEPS..141...21M. doi : 10.3354/meps141021 . ISSN  0967-0653.
  39. ^ Петерсон, Сара Х.; Акерман, Джошуа Т.; Коста, Дэниел П. (2015-07-07). «Морская экология добычи пищи влияет на биоаккумуляцию ртути у глубоководных северных морских слонов». Proc. R. Soc. B . 282 (1810): 20150710. doi :10.1098/rspb.2015.0710. ISSN  0962-8452. PMC 4590481 . PMID  26085591. 
  40. ^ ab Blum, Joel D.; Popp, Brian N.; Drazen, Jeffrey C.; Anela Choy, C.; Johnson, Marcus W. (2013-08-25). «Производство метилртути под смешанным слоем в северной части Тихого океана». Nature Geoscience . 6 (10): 879–884. Bibcode :2013NatGe...6..879B. CiteSeerX 10.1.1.412.1568 . doi :10.1038/ngeo1918. ISSN  1752-0894. 
  41. ^ Сандерленд, Элси М.; Мейсон, Роберт П. (2007). «Влияние человека на концентрацию ртути в открытом океане». Глобальные биогеохимические циклы . 21 (4): н/д. Bibcode : 2007GBioC..21.4022S. doi : 10.1029/2006gb002876 . ISSN  0886-6236.
  42. ^ Нефф, Дж. М. (2002-04-16). Бионакопление в морских организмах: влияние загрязняющих веществ из добываемой нефтяными скважинами воды. Elsevier. ISBN 9780080527840.
  43. ^ "Океанская "сумеречная зона" сталкивается с угрозой рыболовства". Океаны . Получено 2018-11-07 .
  44. ^ Prellezo, Raúl (2019). «Изучение экономической жизнеспособности мезопелагического промысла в Бискайском заливе». Журнал морской науки ICES . 76 (3): 771–779. doi : 10.1093/icesjms/fsy001 .
  45. ^ Коидзуми, Кёко; Хирацука, Сейичи; Сайто, Хироаки (2014). «Липиды и жирные кислоты трех съедобных миктофидов, Diaphus watasei, Diaphus suborbitalis и Benthosema pterotum: высокие уровни икосапентаеновой и докозагексаеновой кислот». Журнал Oleo Science . 63 (5): 461–470. дои : 10.5650/jos.ess13224 . ISSN  1345-8957. ПМИД  24717543.
  46. ^ abcd Proud, Roland; Cox, Martin J.; Brierley, Andrew S. (2017). «Биогеография мезопелагической зоны мирового океана». Current Biology . 27 (1): 113–119. doi : 10.1016/j.cub.2016.11.003 . hdl : 10023/12382 . ISSN  0960-9822. PMID  28017608.
  47. ^ ab Costello, Mark J.; Breyer, Sean (2017). «Глубины океана: мезопелагические и их влияние на глобальное потепление». Current Biology . 27 (1): R36–R38. doi : 10.1016/j.cub.2016.11.042 . hdl : 2292/32987 . ISSN  0960-9822. PMID  28073022.
  48. ^ ab "Что живет в сумеречной зоне океана? Новые технологии, наконец, могут нам рассказать". Наука | AAAS . 2018-08-22 . Получено 2018-11-16 .
  49. ^ Дуарте, Карлос М. (28.01.2015). «Мореплавание в 21 веке: кругосветная экспедиция Маласпина 2010» (PDF) . Бюллетень лимнологии и океанографии . 24 (1): 11–14. doi : 10.1002/lob.10008 . hdl : 10754/347123. ISSN  1539-607X.
  50. ^ Иригоен, Ксавье; Клевьер, Т.А.; Рёстад, А.; Мартинес, У.; Бойра, Г.; Акунья, JL; Боде, А.; Эчеваррия, Ф.; Гонсалес-Гордилло, JI (7 февраля 2014 г.). «Биомасса и трофическая эффективность крупных мезопелагических рыб в открытом океане». Природные коммуникации . 5 (1): 3271. Бибкод : 2014NatCo...5.3271I. doi : 10.1038/ncomms4271. ISSN  2041-1723. ПМК 3926006 . ПМИД  24509953. 
  51. ^ "Mesobot". Океанографический институт Вудс-Хоул . Получено 16 ноября 2018 г.
  52. ^ Виддер, EA (октябрь 2002 г.). «SPLAT CAM: Картографирование распределения планктона с биолюминесцентными следами от сбитых на дороге животных». Oceans '02 MTS/IEEE . Том 3. IEEE. стр. 1711–1715, том 3. doi :10.1109/oceans.2002.1191891. ISBN 978-0780375345. S2CID  106529723.

Внешние ссылки