stringtranslate.com

Зона Хадал

Зона хадла , также известная как хадопелагическая зона , является самой глубокой областью океана , лежащей в океанических желобах . Зона хадла находится на глубине от 6 до 11 км (от 3,7 до 6,8 миль; от 20 000 до 36 000 футов) ниже уровня моря и существует в длинных, узких, топографических V-образных впадинах. [1] [2]

Общая площадь, занимаемая 46 отдельными местообитаниями хребтов по всему миру, составляет менее 0,25% мирового морского дна , однако на желоба приходится более 40% диапазона глубин океана. [3] Большая часть местообитаний хребтов находится в Тихом океане , самом глубоком из обычных океанических подразделений. [3]

Терминология и определения

Исторически хадальная зона не была признана отдельной от абиссальной зоны , хотя самые глубокие участки иногда назывались «ультраабиссальными». В начале 1950-х годов датская экспедиция «Галатея II» и советская экспедиция «Витязь» по отдельности обнаружили отчетливый сдвиг в жизни на глубинах 6000–7000 м (20 000–23 000 футов), не признаваемый широким определением абиссальной зоны. [4] [5] Термин «хадальная» был впервые предложен в 1956 году Антоном Фредериком Брууном для описания частей океана глубже 6000 м (20 000 футов), оставив абиссальными части на глубине 4000–6000 м (13 000–20 000 футов). [6] Название относится к Аиду , древнегреческому богу подземного мира . [6] Около 94% хадальной зоны находится в субдукционных желобах. [7]

Глубины свыше 6000 м (20 000 футов) обычно находятся в океанических желобах , но есть также желоба на более мелких глубинах. Эти более мелкие желоба не имеют четкого сдвига в формах жизни и, следовательно, не являются хадальными. [8] [9] [ 10] Хотя хадальная зона получила широкое признание, и многие продолжают использовать первый предложенный предел в 6000 м (20 000 футов), было замечено, что 6000–7000 м (20 000–23 000 футов) представляет собой постепенный переход между абиссальной и хадальной зонами, [10] что привело к предложению разместить границу посередине, на уровне 6500 м (21 300 футов). Среди прочего, этот промежуточный предел был принят ЮНЕСКО . [11] [12] Подобно другим глубинным диапазонам, фауну хадальной зоны можно в целом разделить на две группы: хадобентосные виды (сравните бентосные ), живущие на морском дне или по бокам желобов, и хадобенталогические виды (сравните пелагические ), живущие в открытой воде. [13] [14]

Экология

Зона хадала — самая глубокая часть морской среды.

Самые глубокие океанические впадины считаются наименее исследованными и наиболее экстремальными морскими экосистемами . Они характеризуются полным отсутствием солнечного света, низкими температурами, дефицитом питательных веществ и чрезвычайно высоким гидростатическим давлением. Основными источниками питательных веществ и углерода являются осадки из верхних слоев, дрейфы мелкого осадка и оползни. Большинство организмов являются падальщиками и детритофагами . В настоящее время [ когда? ] из хадальных экосистем известно более 400 видов , многие из которых обладают физиологической адаптацией к экстремальным условиям окружающей среды. Существуют высокие уровни эндемизма и примечательные примеры гигантизма у амфипод , мизид и изопод и карликовости у нематод , веслоногих раков и киноринхов . [15]

Сверхгигантский амфипод ( Alicella gigantea ) обнаружен в зоне Хадаль (из Японской впадины, 2022 г.)

Морская жизнь уменьшается с глубиной, как по численности, так и по биомассе , но в хадальной зоне обитает широкий спектр метазойных организмов, в основном бентос , включая рыб , морских огурцов , многощетинковых червей , двустворчатых моллюсков , равноногих ракообразных , актиний , амфипод , веслоногих ракообразных , десятиногих ракообразных и брюхоногих моллюсков . Большинство этих сообществ впадин, вероятно, возникло из абиссальных равнин . Хотя они развили адаптации к высокому давлению и низким температурам, такие как более низкий метаболизм, внутриклеточные осмолиты, стабилизирующие белок , и ненасыщенные жирные кислоты в фосфолипидах клеточной мембраны , в этих сообществах нет последовательной связи между давлением и скоростью метаболизма. Повышенное давление может вместо этого ограничивать онтогенетические или личиночные стадии организмов. Давление увеличивается в десять раз, когда организм перемещается от уровня моря на глубину 90 м (300 футов), в то время как давление удваивается только при перемещении организма с 6000 до 11 000 м (от 20 000 до 36 000 футов).

В геологическом масштабе времени впадины могут стать доступными, поскольку ранее стенобатная (ограниченная узким диапазоном глубин) фауна эволюционирует в эврибатную (адаптированную к более широкому диапазону глубин), например, макрурусов и плавающих креветок. Сообщества впадин, тем не менее, демонстрируют контрастную степень внутривпадинного эндемизма и межвпадинного сходства на более высоком таксономическом уровне. [5]

Только относительно небольшое количество видов рыб известно из хадальной зоны, включая некоторых макрурусов, головорезов , жемчужниц , окуней , угрей- слизней и бельдюг . [16] [17] Из-за экстремального давления теоретическая максимальная глубина для позвоночных рыб может составлять около 8000–8500 м (26 200–27 900 футов), ниже которой костистые рыбы будут гиперосмотическими , предполагая, что потребности в триметиламин-N-оксиде следуют наблюдаемой приблизительной линейной зависимости от глубины. [18] [19] Некоторые беспозвоночные встречаются глубже, например, большеперые кальмары , [20] [21] некоторые полиноидные черви, мириотрохиды , улитки -турриды и амфиподы -пардалискиды на глубине более 10 000 м (33 000 футов). [9] Кроме того, на этих глубинах обитают гигантские простейшие, известные как Xenophyophora ( фораминиферы ). [22]

Условия

Единственными известными первичными производителями в зоне хадла являются определенные бактерии , которые способны метаболизировать водород и метан, выделяемые при реакциях скал и морской воды ( серпентинизация ), [23] или сероводород, выделяемый холодными просачиваниями . Некоторые из этих бактерий являются симбиотическими , например, живущими внутри мантии некоторых двустворчатых моллюсков тиазирид и везикомид . [24] В противном случае первым звеном в пищевой цепи хадла являются гетеротрофные организмы, которые питаются морским снегом , как мелкими частицами, так и случайными тушами. [23] [25]

Зона хадала может достигать глубины гораздо ниже 6000 м (20 000 футов); самая глубокая известная зона простирается до 10 911 м (35 797 футов). [26] На таких глубинах давление в зоне хадала превышает 1100 стандартных атмосфер (110  МПа ; 16 000  фунтов на квадратный дюйм ). Отсутствие света и экстремальное давление делают эту часть океана труднодоступной для исследования.

Исследование

Исследование хадальной зоны требует использования инструментов, которые способны выдерживать давление до тысячи и более атмосфер. Несколько случайных и нестандартных инструментов были использованы для сбора ограниченной, но ценной информации об основной биологии нескольких хадальных организмов. [27] Однако пилотируемые и беспилотные подводные аппараты могут использоваться для более детального изучения глубин. Беспилотные роботизированные подводные аппараты могут управляться дистанционно (соединяться с исследовательским судном кабелем) или быть автономными (свободно перемещаться). Камеры и манипуляторы на подводных аппаратах позволяют исследователям наблюдать и брать образцы осадка и организмов. Были случаи отказа подводных аппаратов под огромным давлением на глубинах хадальной зоны. Считается, что HROV Nereus взорвался на глубине 9990 метров во время исследования впадины Кермадек в 2014 году . [28]

Известные миссии

фотография подводного аппарата, Батискаф Триест
Батискаф «Триест» в 1958 году, на котором Пиккар и Уолш достигли Бездны Челленджера.

Первое исследование человеком глубины Бездны Челленджера , самой глубокой известной части океана, расположенной в Марианской впадине , было проведено в 1960 году Жаком Пиккаром и Доном Уолшем . [29] Они достигли максимальной глубины 10 911 метров (35 797 футов) на батискафе Триест . [30] [27]

Джеймс Кэмерон также достиг дна Марианской впадины в марте 2012 года с помощью Deepsea Challenger . [31] Спуск Deepsea Challenger достиг глубины 10 908 метров (35 787 футов), что немного меньше рекорда самого глубокого погружения, установленного Пиккаром и Уолшем. [32] Кэмерон удерживает рекорд самого глубокого одиночного погружения. [30]

В июне 2012 года китайский пилотируемый подводный аппарат «Цзяолун» смог достичь глубины 7020 м (23 030 футов) в Марианской впадине, что сделало его самым глубоководным исследовательским пилотируемым подводным аппаратом. [33] [34] Этот диапазон превосходит диапазон предыдущего рекордсмена, японского аппарата «Шинкай» , максимальная глубина которого составляет 6500 м (21 300 футов). [35]

Немногие беспилотные подводные аппараты способны погружаться на максимальные глубины. Самые глубоководные беспилотные подводные аппараты включают Kaikō ( потерян в море в 2003 году), [36] ABISMO , [37] Nereus (потерян в море в 2014 году), [28] и Haidou-1 . [ 38 ]

12 июля 2022 года доктор Дон Райт , главный научный сотрудник Esri , завершил научную экспедицию в Challenger Deep. Дон была специалистом миссии, а Виктор Весково пилотировал подводный аппарат, названный Limiting Factor. Эта миссия сделала доктора Дон первым афроамериканцем (любого пола), достигшим Challenger Deep. Кроме того, эта миссия стала первой успешной операцией по картографированию с помощью гидролокатора бокового обзора на полной глубине океана. [39]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Jamieson, Alan J. ; Malkocs, Tamas; Piertney, Stuart B.; Fujii, Toyonobu; Zhang, Zulin (13 февраля 2017 г.). "Биоаккумуляция стойких органических загрязнителей в самой глубоководной океанской фауне" (PDF) . Nature Ecology & Evolution . 1 (3): 0051. Bibcode :2017NatEE...1...51J. doi :10.1038/s41559-016-0051. hdl : 2164/9142 . PMID  28812719. S2CID  9192602. Архивировано (PDF) из оригинала 11 октября 2017 г.
  2. ^ Джеймисон, Алан (5 марта 2016 г.). «Зона Хадал: Десять вещей, которые вы никогда не знали о самых глубоких местах океана». International Business Times . Архивировано из оригинала 2 июня 2019 г.
  3. ^ ab Jamieson, Alan (29 апреля 2014 г.). «Все о траншеях». Исследования экосистемы хейдал . Океанографический институт Вудс-Хоул . Архивировано из оригинала 20 августа 2019 г.
  4. ^ Вольф, Торбен (1959). «Сообщество хадлов, введение». Deep Sea Research . 6 : 95–124. Bibcode : 1959DSR.....6...95W. doi : 10.1016/0146-6313(59)90063-2.
  5. ^ ab Jamieson, Alan J. ; Fujii, Toyonobu; Mayor, Daniel J.; Solan, Martin; Priede, Imants G. (2010). "Hadal trails: the ecology of the deepest places on Earth (Review article)" (PDF) . Trends in Ecology and Evolution . 25 (3): 190–197. doi :10.1016/j.tree.2009.09.009. PMID  19846236. Архивировано из оригинала (PDF) 25 декабря 2017 г. . Получено 9 апреля 2017 г. .
  6. ^ ab Bruun, Anton Frederik (16 июня 1956 г.). «Глубоководная фауна: ее экология, распространение и происхождение». Nature . 177 (4520): 1105–1108. Bibcode :1956Natur.177.1105B. doi :10.1038/1771105a0. S2CID  4182886.
  7. ^ Экспоненциальный рост хейдовой науки: перспективы и будущие направления, определенные с помощью тематического моделирования
  8. ^ Организация Объединенных Наций (2017). Первая глобальная комплексная морская оценка, Оценка Мирового океана I. Cambridge University Press. стр. 904. ISBN 978-1-316-51001-8. LCCN  2017287717.
  9. ^ ab Jamieson, Alan (2015). Зона Хадаль: жизнь в самых глубоких океанах . Cambridge University Press. стр. 18–21, 285–318. ISBN 978-1-107-01674-3. LCCN  2014006998.
  10. ^ ab Jamieson, Alan J. (2011). "Экология глубоких океанов: хадальные впадины". eLS . John Wiley & Sons, Ltd. doi : 10.1002/9780470015902.a0023606. ISBN 978-0470016176.
  11. ^ Рофф, Джон; Захариас, Марк (2011). Экология сохранения морской среды . Earthscan. ISBN 978-1-84407-884-4.
  12. ^ Вьеррос, Марджо; Крессвелл, Ян; Эскобар Брионес, Элва; Райс, Джейк; Ардрон, Джефф, ред. (2009). Глобальные открытые океаны и глубоководное морское дно (GOODS) – Биогеографическая классификация. Техническая серия МОК. Париж: ЮНЕСКО . Получено 23 декабря 2017 г.
  13. ^ Торн-Миллер, Бойс; Катена, Джон (1999). Живой океан: понимание и защита морского биоразнообразия (второе издание). John Wiley & Sons. стр. 57. ISBN 1-55963-678-5.
  14. ^ Медоуз, П. С.; Кэмпбелл, Дж. И. (1988). Введение в морскую науку . Третичный уровень биологии (2-е изд.). Wiley. стр. 7. ISBN 978-0-470-20951-6. LCCN  87020603.
  15. ^ Рамирес-Ллодра, Э; Роуден, А.А.; Джеймисон, Эй Джей ; Приеде, И.Г.; Кейт, окружной прокурор (2020). «M3.6 Хадалские траншеи и впадины». В Ките, округ Колумбия; Феррер-Париж-младший; Николсон, Э.; Кингсфорд, RT (ред.). Типология глобальной экосистемы МСОП 2.0: Описательные профили биомов и функциональных групп экосистем . Гланд, Швейцария: МСОП. doi :10.2305/IUCN.CH.2020.13.en. ISBN 978-2-8317-2077-7. S2CID  241360441.
  16. ^ Линли, Томас Д.; Джеррингер, Маккензи Э.; Янси, Пол Х.; Дразен, Джеффри К.; Вайнсток, Хлоя Л.; Джеймисон, Алан Дж. (август 2016 г.). «Рыбы хадальной зоны, включая новые виды, наблюдения in situ и записи глубины липарид». Исследования глубоководных районов, часть I: океанографические исследовательские работы . 114 : 99–110. Bibcode : 2016DSRI..114...99L. doi : 10.1016/j.dsr.2016.05.003 .
  17. ^ Джеймисон, Алан Дж.; Линли, Томас Д.; Эйглер, Шейн; Макдональд, Тим (1 декабря 2021 г.). «Глобальная оценка рыб на нижних абиссальных и верхних хейдальных глубинах (от 5000 до 8000 м)». Исследования глубоководных районов, часть I: океанографические исследовательские работы . 178 : 103642. Bibcode : 2021DSRI..17803642J. doi : 10.1016/j.dsr.2021.103642. ISSN  0967-0637. S2CID  239087034.
  18. ^ Джеймисон, Алан Дж .; Янси, Пол Х. (июнь 2012 г.). «О валидности триестской камбалы: развенчание мифа». Биологический бюллетень . 222 (3): 171–175. doi :10.1086/BBLv222n3p171. JSTOR  41638633. PMID  22815365. S2CID  31549749. Архивировано из оригинала 09.12.2019.
  19. ^ Yanceya, Paul H.; Gerringera, Mackenzie E.; Drazen, Jeffrey C.; Rowden, Ashley A.; Jamieson, Alan (март 2014 г.). «Морские рыбы могут быть биохимически ограничены от обитания в самых глубоких океанских глубинах» (PDF) . PNAS . 111 (12): 4461–4465. Bibcode :2014PNAS..111.4461Y. doi : 10.1073/pnas.1322003111 . PMC 3970477 . PMID  24591588. Архивировано (PDF) из оригинала 2019-07-04. 
  20. ^ Джеймисон, Алан Дж.; Веккионе, Майкл (2021-12-02). «Хадальные головоногие: первое наблюдение кальмаров (Oegopsida, Magnapinnidae, Magnapinna sp.) и новые записи о плавниковых осьминогах (Cirrata) на глубинах > 6000 м в Филиппинской впадине». Морская биология . 169 (1): 11. doi :10.1007/s00227-021-03993-x. ISSN  1432-1793.
  21. ^ Брэндон Спектор (18.01.2022). «На глубине 20 000 футов под водой обнаружен самый глубоководный кальмар в мире». livescience.com . Получено 30.06.2024 .
  22. ^ Гигантские одноклеточные организмы обнаружены на глубине более шести миль под поверхностью океана
  23. ^ ab Frazer, Jennifer (14 апреля 2013 г.). «Что живет на дне Марианской впадины? Больше, чем вы могли бы подумать». Scientific American . Архивировано из оригинала 5 февраля 2019 г.
  24. ^ Фудзикура, Кацунори; Кодзима, Сигеаки; Тамаки, Кенсаку; Маки, Ёносукэ; Хант, Джеймс; Окутани, Такаши (4 декабря 1999 г.). «Самое глубокое сообщество, основанное на хемосинтезе, когда-либо обнаруженное в зоне хадал на глубине 7326 м в Японском желобе» (PDF) . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 190 : 17–26. Бибкод : 1999MEPS..190...17F. дои : 10.3354/meps190017 . JSTOR  24854626. Архивировано (PDF) из оригинала 2 мая 2019 года.
  25. ^ Бланкеншип, Лесли Э.; Левин, Лиза А. (июль 2007 г.). «Экстремальные пищевые сети: стратегии добычи пищи и рационы питания амфипод-падальщиков с самых глубоких 5 километров океана». Лимнология и океанография . 52 (4): 1685–1697. Bibcode : 2007LimOc..52.1685B. doi : 10.4319/lo.2007.52.4.1685 . JSTOR  4502323.
  26. ^ "NOAA Ocean Explorer: История: Цитаты: Зондирования, Морское дно и Геофизика". NOAA, Офис океанических исследований . Получено 23.03.2010 .
  27. ^ ab "About Hades". Hades Ecosystem Studies . Woods Hole Oceanographic Institution . Архивировано из оригинала 20-08-2019 . Получено 06-04-2018 .
  28. ^ ab "Robotic Deep-sea Vehicle Lost on Dive to 6-Mile Depth" (пресс-релиз). Woods Hole Oceanographic Institution . 2014-05-10. Архивировано из оригинала 2019-12-09 . Получено 2018-04-06 .
  29. ↑ ThinkQuest Архивировано 28 января 2007 г. на Wayback Machine . 1 февраля 2007 г.
  30. ^ ab "1960: Самый глубокий спуск человека в океан". Книга рекордов Гиннесса . 2015-08-19 . Получено 2018-04-06 .
  31. ↑ Than, Ker (25 марта 2012 г.). «Джеймс Кэмерон совершил рекордное погружение в Марианскую впадину». National Geographic . Архивировано из оригинала 19 сентября 2019 г.
  32. ^ "DEEPSEA CHALLENGE – National Geographic Explorer James Cameron's Expedition". 2014-06-25. Архивировано из оригинала 25 июня 2014 года . Получено 2022-01-01 .
  33. ^ "Jiaolong достигает 7000 метров под водой". Subsea World News . Получено 2018-04-06 .
  34. ^ Оуэнс, Брайан (25 июня 2012 г.). «Китайский батискаф «Цзяолун» погрузился на глубину более 7000 метров». blogs.nature.com . Архивировано из оригинала 12.11.2019 . Получено 06.04.2018 .
  35. ^ "Deep Submergence Research Vehicle – Shinkai 6500". JAMSTEC . Архивировано из оригинала 2019-05-18 . Получено 2018-04-06 .
  36. ^ "Дистанционно управляемое транспортное средство – Kaiko". JAMSTEC . Архивировано из оригинала 2019-09-02 . Получено 2018-04-06 .
  37. ^ "ABISMO," Автоматическая мобильная система для осмотра и отбора проб дна, успешно провела первый в мире многократный вертикальный отбор проб из срединно-океанического, морского и поддонного слоев на глубине 10 000 м в Марианской впадине" (пресс-релиз). JAMSTEC . 2008-06-16. Архивировано из оригинала 2018-11-16 . Получено 2018-04-06 .
  38. ^ "Китайский беспилотный подводный аппарат установил новый национальный рекорд". NDTV . Press Trust of India . 2016-08-23. Архивировано из оригинала 2019-12-09 . Получено 2019-12-09 .
  39. ^ Дэнджермонд, Джек (2022-09-02). «Празднование путешествия открытий». Esri . Получено 2024-10-15 .

Внешние ссылки