Курсовая работа - Экосистемы глубоководных гидротерм (Чёрные курильщики) - файл n1.doc

Курсовая работа - Экосистемы глубоководных гидротерм (Чёрные курильщики)
скачать (1518.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1519kb.19.11.2012 23:01скачать

n1.doc



Содержание

Введение…………………………………………………………………….

3

Как образуются черные курильщики……………………………………...

5

Экосистемы черных курильщиков………………………………………...

6

Черные курильщики в Атлантическом океане.…………………………..

9

Черные курильщики в Арктике……………………………………………

11

Черные курильщики в Каймановой впадине……………………………..

13

Значение исследований черных курильщиков……………………………

16

Заключение………………………………………………………………….

18

Приложение…………………………………………………………………

19

Список литературы…………………………………………………………




Введение

Гидротермы - это, по сути, гидротермальные источники на дне океана. В основном они располагаются в районах срединно-океанических хребтов, которые фактически являются самой длинной цепью вулканов на нашей планете. Вода там настолько горячая, что возможно может растворять многие металлы и эта вода может быть перегрета за счёт высокого давления, которое оказывается на неё столбом воды, поскольку вы должны помнить что океан, в особенности в тех местах, где находятся эти вулканы вдоль срединно-океанического хребта, достигает глубин 2-4 тысяч метров.
Гидротермы важны по нескольким причинам. Мы добываем полезные ископаемые на суше, такие как медь, железо и другие. Оказывается что многие залежи, которые мы разрабатываем на самом деле сформировались на дне океана. Мы знаем это поскольку даже, несмотря на то, что эти месторождения сейчас на суше, располагаются они в частях коры определяемой как океаническая. Эти залежи очень старые. Рассматривая гидротермальные жерла мы можем проследить, как эти залежи формировались и это может помочь нам искать новые залежи в будущем.

Две другие причины относятся к биологии. Первое это большое количество экзотических и до недавнего времени неизвестных созданий, живущих вокруг гидротерм. От больших, таких как крабы и моллюски до микроорганизмов, которые относятся к группе архея, которые вероятно являются одной из самых примитивных форм жизни на Планете. Таким образом, гидротермы важны в смысле исследования живых организмов и биологических сообществ неизвестных ранее науки. Ферменты из этих микроорганизмов нашли коммерческое применение. Ученые используют ферменты из микроорганизмов, живущих у гидротерм при расшифровке генома человека. Таким образом, для изучения есть как практические причины, так и причины связанные с пониманием океанов и тех ресурсов, которые мы имеем на Земле.

Нам известна основная пищевая цепочка Земли: под воздействием солнечного света зелёные растения фотосинтезируют, создавая из углекислого газа и воды новое органическое вещество, созданную растениями органику потребляют травоядные, травоядных ловят и едят хищники, а доедают всё животные, питающиеся падалью. Потом остатки вышеперечисленных разлагаются бактериями вновь до неорганических веществ, замыкая цикл. Эта базовая фотосинтетическая пищевая цепь существует в двух версиях: сухопутной и океанической. На привычной нам суше в её начале стоят крупные многоклеточные растения, а все дальнейшие участники цепочки находятся на той же самой лужайке, на которой эти растения выросли. Или рядом с ней.

Другое дело океан. Во-первых, фотосинтетическая цепь начинается в нём с микроскопических одноклеточных планктонных водорослей. А во-вторых, производители и большинство потребителей органики в океане разнесены по разным "этажам". Необходимый для фотосинтеза солнечный свет проникает в воду очень неглубоко: метров на 200, не больше. И только в этом 200-м слое и обитают создающую новую органику водоросли. Во всей остальной многокилометровой толще воды их нет. Обитатели этих чёрных, лишённых света глубин кормятся той органикой, что падает сверху, из фотического слоя. А там и своих едоков хватает! Опускаясь вниз, всё глубже и глубже, органическое вещество неоднократно перехватывается обитателями столба воды, пропускается через их тела, и количество его стремительно падает.

До глубин в 3–4 км (на которые приходятся основные площади океанского дна) доходит не более одного процента той еды, что была создана водорослями наверху. Именно поэтому обычно океанское дно почти безжизненно, и живой вес, биомасса обитающих на нём существ (донных животных, бентоса) не превышает десятых долей грамма на квадратный метр. Даже термин такой есть: "глубоководная бентическая пустыня". Итак, только продукция тонкого поверхностного слоя освещённой воды кормит весь остальной океан, и других источников пищи в нём нет. Так недавно казалось.

30 лет назад ученые считали океанское ложе бесплодной пустыней, где царят невероятные давление, пронзительный холод и вечная тьма. Но в 1977-м году глубоководная экспедиция Института океанографии имени Елены Б. Скрипс (США) доставила на поверхность сенсационные фото-и видеоматериалы богатейшей морской экосистемы, которую ученые нашли на дне впадины в Восточно-Тихоокеанском разломе. Экспедиция открыла геологический феномен черных курильщиков и собрала бесценные коллекционные образцы живых организмов, оказавшимся новыми для науки.

Как образуются черные курильщики.

Выражаясь академично, черные курильщики или поджигатели - это глубоководные гидротермальные источники, которые сформировались в зонах геологических разломов. Проще говоря, то есть горячие подводные источники. Их природа такая же, как и в наземных гейзеров Исландии, Йелоустону или Сахалина, - вода, нагреваясь от магмы, при попадании в разлом извергается на поверхность, с той лишь разницей, что все это происходит в океанских глубинах и непрерывно. Свое название - "черные курильщики" (есть еще "белые курильщики") - источники получили за черного цвета воды, бьющей из жерла, такой окраски ей оказывают концентрированные растворы серосодержащих солей железа, марганца, меди, цинка и других металлов. "Курильщики" возникают в местах глубинных разломов земной коры, где магма близко подходит к поверхности Земли. Разлом заполняет морская вода, которая нагревается и под давлением вырывается через трещины над дном океана. Контактируя с окружающей средой, температура которого составляет всего 2 градуса Цельсия, горячий поток охлаждается с 350 до 200 градусов. При этом происходит выпадение в осадок большого количества разнообразных минералов, однако, их львиную долю составляет ангидрид сульфата кальция, начинает нарастать вокруг жерла килькасантиметровим слоем. Ангидрид образует внешнюю стенку "трубы" черного курильщика. Впоследствии формируется внутренняя стенка сложена из халькопирит - сульфида двухвалентных железа и меди. Таким образом, труба черного курильщика возрастает.


Экосистемы черных курильщиков.

Температура воды в трубе составляет 300-350 градусов по Цельсию. При такой температуре вода должна была бы йонизуватися, однако, благодаря высокому давлению, которое на глубине 1500 метров составляет 383 килограмма на каждый квадратный сантиметр, вода остается перенагретой жидкостью. Казалось бы, что может выжить при такой температуре, ведь денатурация белков наступает уже при температурах 40-50 градусов Цельсия, а их разрушение при 70-90 . Но природа оказалась, как всегда, значительно богаче, чем человеческое воображение - в, почти " адских "условиях процветает самая на Земле экосистема. Морские биологи провели замеры и выяснили, что средняя биомасса на один квадратный метр здесь составляет 50-52 килограмма. Это сопоставимо с биомассой тропических лесов, которая составляет 50-70 килограмм на метр квадратный, или кораллового рифа - 30-60 кг / м 2.

В верхней части дымохода курильщика, где горячая вода температурой 200 градусов просачивается через его тонкие стенки, живых существ практически нет - исключением является разве экстремальные термофильные архебактерии, которые могут выжить в таких чрезвычайных условиях. В местах, где стенки трубы толстые 4-6 см, а температура составляет 100-120 ° С, бактерии настолько активно размножаются, образующих гигантские колонии размерами до нескольких метров. Они усваивают сероводород, который выходит вместе с горячей водой, превращая его в энергию и сахара. Архебактерии здесь выступают первичными продуцентами-автотрофами - основа всей экосистемы. Без них все сложное группировки животных черного курильщика не могло бы существовать.

Еще ниже, при температуре 50-80 ° С, бактерий вытесняют 12-и сантиметровые помпейских черви (Alvinella pompejana Desbruyйres and Laubier, 1980) - это единственные животные на Земле, способные выживать при таких температурах. Они окрашены в ярко-красный цвет, что обусловлено чрезмерно высоким содержанием гемоглобина в их крови. Выдвигая свои щупальца из трубки, которая является их домом, они, в царстве токсичных потоков, вдыхают такой животворный кислород. Ученые назвали их помпейских червями том, что они, как и жители древних Помпей в Италии, живут на краю вулкана, который может любой мгновения погубить их. А между помпейских червей ползают мелкие кольчатые Черви-Гезиолиры (Hesiolyra Blake, 1985), которые выискивают покинутые хозяевами пустые трубки чтобы поселиться в них.

При температуре 20-40 ° С - в нижней части дымохода поселяются гигантские трубчатые черви - Рифтии (Riftia pachyptila Jones, 1981), которые достигают 2-2,5 м в длину и 10 см в толщину. Им присуща высокая скорость роста среди всех морских беспозвоночных и особенно червей. В Рифт отсутствует пищеварительная система и рот - они не потребляют пищи, зато в их теле есть особый орган, который называется торофосома. Он наполнен миллиардами архебктерий, питающих Рифтию, а та, в свою очередь, поставляет им кислород, углекислый газ и сероводород и предоставляет защиту от поедания другими животными. Трофосома Рифт является не чем иным как видоизмененным кишечником. Рядом с Рифтиямы поселяются черви Тевнии-трубы Иерихона (Tevnia jerichonana Jones, 1985), названные так через форму трубки, в которых они живут, по библейской легенде стены города Иерихона в Палестине дрогнули и рухнули от звука труб войск, наступавших. Видимо именно такую картину увидел ученый, впервые описавший Тевний. Здесь же можно встретить и Паральвинел серных (Paralvinella sulfincola Desbruyиres & Laubier, 1993), Ридгей рыбьих (Ridgeia piscesae Jones, 1985) и других трубочный кольчатых червей.

Вокруг трубы - на несколько десятков метров - простираются поля плотно заселены двустворчатыми моллюсками Калиптогенамы гигантскими (Calyptogena magnifica (Boss and Turner 1980). Эти моллюски, как и большинство глубоководных животных, полностью лишены пигментации - они обесцвеченные - белые; достигают 30-40 см в длину, а дальше начинается зона заселена другим видом гигантских моллюсков - Глибоководника теплолюбивой (Bathymodiolus thermophilus Kenk & Wilson, 1985). Несмотря на название, этот вид двустворчатых моллюсков живет на расстоянии в несколько десятков метров от печи, где температура составляет лишь 2 ° С. Между моллюсками и гигантскими червями ползают различные виды Нереида (Nereis Linnaeus, 1758), лазают тысячи белых крабов (Bythograea thermydron Williams, 1980), и таких же белых и слепых раков (Munidopsis Whiteaves, 1874), плавают глубоководные креветки (Lebbeus bidentatus Zarenkov, 1976) и еще много других мелких беспозвоночных существ целом ученые насчитали более 350 видов животных, но это еще далеко не все - при каждом погружении камеры глубоководных аппаратов фиксируют неизвестных ранее созданий.

На вершине пирамиды в экосистеме черных курильщиков находятся глубоководные осьминоги, которых известно несколько видов и хищные рыбы Термарцесы, научное название которых переводится с латыни как Адские Цербер (Thermarces cerberus Rosenblatt & Cohen, 1986). Термарцесы лишены окраски - они вполне бледные, а их неспешный движение напоминает появление призрака. Их тело имеет лентовидными форму, они неспешно плавают между скоплениями червей и моллюсков в поисках креветок или крабов.

Экосистемы черных курильщиков построены на совершенно отличных процессах потребления энергии, чем наземные или большинство морских. Все поверхностные экосистемы черпают энергию от солнца, однако, солнечный свет проникает лишь до глубин 200-300 м, а черные курильщики находятся на глубине от 1000 м и ниже. Здесь царит вечный мрак. В этих непроглядный глубинах, за достаточно высоких температур и насыщенности воды сероводородом главную роль играют не растения и фотосинтез, а архебактерии и хемосинтез, аналогично как и в экосистемах холодных метановых источников. Археи, в условиях черных курильщиков, поглощают сероводород и углекислый газ, превращая их в сахар. Вся экосистема, в прямом смысле слова, пропитана архебактериямы - они повсеместно: и на голых скалах, и в толще донного ила, и на поверхности животных и в их тканях. Большинство животных вступили в симбиоз с этими микроорганизмами, поставляя им сероводород и углекислый газ, а бактерии, в свою очередь, кормят хозяина синтезированными сахарами.

Существование экосистем черных курильщиков удивляют ученых не только экстремальными температурными условиями, но и тем, что среда перенасыщена тяжелыми металлами и радионуклидами, которые подавляют жизнедеятельность почти всех живых существ и могут стать причиной раковых заболеваний, а жители черного курильщика не ощущают отрицательного влияния. Кроме того кислотность среды чрезмерно высока - 2,2-2,8, при которой большинство существ не выживает. Здешние животные приспособились к жестким условиям, выработав механизмы защиты. Биологов интересуют их антиоксидантные системы и биохимические процессы, которые могли бы помочь выработать лекарств от огромного количества заболеваний и даже рака у людей. С другой стороны, ученые теоретизирует, что аналогичные независимые от энергии Солнца, экосистемы могут существовать на других планетах Солнечной системы, где есть океаны, в частности на Европе или Титане.

Экосистемы черных курильщиков обнаружены по всему Мировом океане - от Арктики до Антарктики. Везде, где проходят океанические глубинные разломы и поднимаются горы, где струятся термальные источники, изобилует жизнь, которая превращает кажущуюся океанскую пустыню в цветущий сад морских организмов.

Черные курильщики в Атлантическом океане.

2005г. Учёные, проводящие исследования в южном регионе Атлантического океана обнаружили подводный гидротермальный источник, также известный, как "чёрный курильщик", температура выбросов которого составляет 407°С, сообщает Nature. На данный момент этот источник является самым горячим подобным образованием. Он всего на пять градусов горячее предыдущего рекордсмена, найденного на дне Тихого океана. Однако интересно то, что вода, выбрасываемая вулканом, находится в сверхкритическом состоянии.

Чёрный курильщик был найден исследователями Международного университета в Бремене (Германия) в Атлантическом океане на глубине 2990 метров. Открытие было сделано в марте 2005 года, однако только в мае этого года учёные смогли послать к нему зонд для измерения его температуры. Комплексный анализ химических элементов выбросов не будет возможен, пока команда не вернётся из экспедиции и не займётся исследованием образцов в стационарной лаборатории. Предварительный анализ показал, что химический состав этих образцов нестандартен.

Данный гидротермальный источник находится на стыке африканской и южноамериканской тектонических плит, двигающих с достаточно умеренной скоростью (около 3,2 сантиметра в год). В Тихом океане, например, тихоокеанская плита и плита Наска сближаются со скоростью 15 сантиметров в год. Бытует мнение, что чем быстрее плиты двигаются, тем более сильная вулканическая активность наблюдается в регионе. Открытия, сделанные во время экспедиции, фактически опровергают это.

2007г. Немецкие ученые обнаружили самую горячую точку на дне Атлантического океана, где температура достигает 464 градуса Цельсия, сообщает АМИ-ТАСС.

По словам профессора Андреа Кошински из Бременского университета, два расположенных неподалеку друг от друга геотермальных источника — так называемые «черные вулканы» — находятся несколько южнее экватора на глубине около 3 км. Для замера температуры и взятия проб был задействован специальный глубоководный робот.

Два года назад в ходе экспедиции научно-исследовательского судна «Метеор» в центральной Атлантике немецкие ученые уже нашли на дне океана кипящий вулканический источник с температурой 407 градусов. Новые, более сверхгорячие источники, полагает ученый, могли возникнуть недавно — после землетрясения 2002 года в этом районе Мирового океана.

«Это вода, но не в привычном понимании этого слова, — сказала Кошински. — Скорее, это жидкость, состоящая из многих компонентов». Обычная вода превращается в пар при температуре 100 градусов, однако на морском дне царит давление в 298 атмосфер — почти в 300 раз выше, чем на поверхности.

При столь высоком давлении и «магической температуре» выше 400 градусов вода принимает промежуточную форму между жидкостью и паром. Субстанция под названием «сверхкритический» пар, которая тяжелее водяного пара, но легче окружающей соленой воды, способствует выделению из каменной породы морского дна частиц, которые невозможно выделить в обычных условиях.

В ходе этого сложного процесса, отмечает Андреа Кошински, возникают «горячие соединения необычного сочетания», влияние которых на окружающую среду пока не изучено. Установлено, в частности, что в районе действия вулкана в воду поступают такие вещества, как метан, водород и сероводород.

По словам ученого, в процессе исследований в районе центральной части Атлантического океана, по дну которого проходит гигантская подводная горная цепь протяжностью около 16 тыс. км под названием Серединно-Атлантический хребет, который делит океан примерно на две равные части. А на разломе отмечается высокая вулканическая активность, что позволяет предположить наличие большого количества подводных вулканов, выбрасывающих еще более горячую воду.

Черные курильщики в Арктике. (2008г.)


Впервые в истории за полярным кругом ученым удалось обнаружить и подтвердить наличие гидротермальных источников в непосредственной близости от Северного Ледовитого океана. Специалисты говорят, что гидротермальные источники или, как их иногда называют "черные курильщики" до сих пор обнаруживались в основном в Атлантическом и Тихом океане и преимущественно в экваториальных регионах.

Международная экспедиция обнаружила самую северную из когда-либо найденных группу черных курильщиков – гидротермальных источников, находящихся вблизи рифтовых зон срединно-океанических хребтов.

Ученые, ведущие глубоководные исследования далеко за полярным кругом, обнаружили область с пятью черными курильщиками - одним очень мощным и четырьмя поменьше. Она находится на 73 градуса севернее Центрально-атлантического горного хребта, между Гренландией и Норвегией. Это гидротермальное поле расположено более чем на 220 километров ближе к северному полюсу, чем все ранее найденные курильщики.

Обнаруженные источники выбрасывают высокоминерализированную воду температурой около 300 градусов по Цельсию. Она содержит соли сероводородной кислоты – сульфиды. Смешение горячей воды источника с окружающей ее ледяной водой приводит к быстрому затвердению сульфидов и их последующему осаждению. Ученые считают, что накопленные вокруг источника массивные залежи сульфидов – одни из самых крупных в ложе мирового океана. Судя по их количеству, курильщики активны здесь уже много тысяч лет.

Пространство вокруг вырывающихся фонтанов кипятка покрыто белыми матами из бактерий, процветающих на отложениях минералов. Также ученые обнаружили здесь множество других разнообразных микроорганизмов и прочих живых существ. Предварительные наблюдения позволили сделать вывод – экосистема вокруг арктических вентилей представляет собой уникальное образование, значительно отличающееся от экосистем близ других черных курильщиков, пишет Lenta.ru.

Исследователи назвали обнаруженные источники и местность вокруг них Замком Локи, так как рельеф и клубящаяся черная вода напоминают фантастический замок. А Локи – скандинавское божество, известное своей хитростью. Как сказано в пресс-релизе: "Локи – это соответствующее название для гидротермальной области, которую было так трудно отыскать, и которая столь долго скрывала свое место нахождение".

Черные курильщики вообще представляют собой очень интересный природный феномен. Они вносят существенный вклад в общий тепловой поток Земли, извлекают на поверхность океанического дна огромное количество минералов. Считается, например, что месторождения медноколчеданных руд на Урале, Кипре и Ньюфаундленде образованы древними курильщиками. Вокруг источников также возникают особые экосистемы, в которых, по мнению ряда ученых, могла зародиться первая жизнь на нашей планете.

Черные курильщики в Каймановой впадине. (2010г.)

К одному из самых загадочных мест на Земле относится Кайманова впадина, или же желоб Каймана. Также Кайманову впадину называют и Впадиной Бартлетт. Кайманова впадина находится в западной части Карибского моря, непосредственно между Каймановыми островами и Ямайкой. Так что Латинская Америка  является тем регионом, по отношению к которому Кайманова впадина расположена ближе всего.

Кайманова впадина это зона разлома, что расположена вдоль литосферной плиты, а точнее, вдоль ее границы.  Кайманова впадина образует своеобразную тектоническую границу между Карибской плитой и Северо-Американской плитой. Свое начало Кайманова впадина берет от Наветренного залива, что расположен между Гаити и Кубой, далее проходит к югу от кубинских гор Сьерра-Маэстра и продолжается до Гватемалы. Кайманова впадина идет по дну Тихого океана. Желоб, что создается вследствие этого, называется Средне-Американским. Максимальная глубина этого желоба более семи с половиной тысяч метров. Кайманова впадина – это самая глубокая точка в Карибском море.


Ученые из Океанографического центра в Саутгемптоне (Великобритания) и Университета в Саутгемптоне обнаружили в Каймановой впадине Карибского моря гидротермальные источники класса «черные курильщики» на глубине 5 тыс. м. Это самые глубоководные «курильщики» из всех известных к настоящему моменту.

Британское Королевское исследовательское судно «Джеймс Кук» с большой группой ученых на борту вышло из порта Порт-оф-Спейн острова Тринидад 21 марта 2010 года. Судно направлялось к Каймановой впадине, расположенной в Карибском море между Ямайкой и Каймановыми островами.

Кайманова впадина и ее «курильщики» уникальны тем, рассказывает доктор Коннелли, что они изолированы от остальных частей срединно-океанических хребтов Мирового океана. Поэтому очень важно выяснить, чем отличаются экосистемы изолированной Каймановой впадины. «Ведь это поможет нам докопаться до истины — узнать, что же лежит в основе формирования этих загадочных экосистем. Например, набор видов, обитающих в районе «черных курильщиков», в разных океанах разный. Причем что определяет биогеографию этих экосистем, непонятно. Вот в восточной части Тихого океана районы глубоководных гидротермальных источников богаты гигантскими кольчатыми червями и моллюсками. В Атлантике же преобладают креветки и анемоны», — рассказывают участники экспедиции.

Что касается Каймановой впадины, у нее своя особая история. До того как Северную и Южную Америку соединил Панамский перешеек (примерно 3 млн лет назад), Тихий океан и Атлантика свободно сообщались между собой. Именно поэтому, говорит доктор Коннелли, будет очень интересно найти в Карибском море в Каймановой впадине следы этого прошлого — обитателей экосистем как Тихого океана, так и Атлантики.

Сейчас, добавляет доктор Коннелли, в районе впадины преобладают глубоководные течения из Атлантики. Если окажется, что там будут преобладать атлантические виды, то, значит, биогеография срединно-океанических хребтов во многом определяется характером течений. Правда, есть возможность, добавляют ученые, найти нечто совсем неожиданное, ведь Кайманова впадина все-таки изолированный глубоководный бассейн, поэтому велика вероятность обнаружить здесь много сюрпризов.

Интересующие ученых черные "курильщики" жёлоба Каймана находятся на очень большой глубине – примерно 5 км. Учитывая экстремальные условия, в которых придется вести исследования, специалисты решили обратиться за помощью к высокотехнологичным механизмам, таким как робот-подводник Autosub6000.

Из названия Autosub6000, внешне напоминающего небольшую подводную лодку, можно определить уровень возможностей этого аппарата. Autosub6000 способен опускаться на глубину до 6 тыс. метров. Работу этого полностью автономного устройства обеспечивают емкие литиевые аккумуляторы.

Рядом с Autosub 6000 работает подводная видеокамера HyBIS, фиксирующая все происходящее на дне. «Джеймс Кук» оснащен и приборами, измеряющими все стандартные океанографические характеристики, — скорость течений, температуру и соленость воды.

Гидротермальные источники, которые собираются изучать ученые на глубине жёлоба Каймана, являются одними из самых горячих. Может случиться так, что карибские «курильщики» побьют текущий атлантический рекорд температуры и глубины – 403 градуса по Цельсию на глубине примерно 4,3 км.

Исследование колоний существ, обитающих в таких суровых условиях, позволит ученым получить ответы на вопросы относительно порога «выживаемости» живых организмов. Способность живых существ существовать на такой глубине и при такой температуре наталкивает на мысли о том, что и на других планетах жизнь может развиватьться в подобных условиях.

Проведенная учеными экспедиция, часть итогов которой будет представлена в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, установила, что на дне Каймановой впадины можно найти черных курильщиков трех различных типов. Причем один из них стал уникальной находкой— сравнительно низкотемпературные источники до этого находили только на срединном хребте Атлантического океана в так называемом Потерянном городе.

В своем предварительном сообщении исследователи особо подчеркнули и то, что найденные ими «курильщики» сложены из так называемых ультраосновных горных пород. Эти минералы, как поясняют ученые, образовывались на дне самых ранних океанов в истории Земли, и потому можно предположить, что обнаруженные в Каймановой впадине источники очень похожи на те, которые появились несколько миллиардов лет назад. И те, которые могут быть на других планетах или спутниках газовых гигантов.


Значение исследований черных курильщиков.

Горячие источники на дне Каймановой впадины были обследованы специалистами из океанографического института Вудс-Холла (WHOI) в рамках проекта, финансируемого из бюджета NASA. Такой интерес аэрокосмического агентства к глубоководной (около 5 км в глубину) впадине обусловлен тем, что условия на ее дне могут оказаться очень близки к скрываемым толстым слоем льда океанам на спутниках Юпитера.

Дно океана интересно специалистам по поиску внеземной жизни (отметим отдельно: внеземная жизнь и внеземные цивилизации— не синонимы! Бактерии или лишайники— тоже живые) по той причине, что там невозможен фотосинтез. А это значит то, что обычный для Земли порядок экосистем выстроить на дне не получится, пирамиды «растения – травоядные – хищники» там не возникнет.

Чтобы выжить в абсолютной тьме, необходимо найти какой-то иной источник энергии. Кто-то довольствуется временами падающей сверху органической материей, а кто-то использует вместо фотосинтеза (корень «фото» выдает свет) хемосинтез («хемо»— камень), получая энергию за счет окисления неорганических соединений. Например, сероводорода или железа.

А эти соединения, способные дать энергию, выбрасывают из недр планеты так называемые черные курильщики – горячие источники на дне моря. Вода, выходящая из трещин земной коры, перегрета до температур в сотни градусов и не кипит только из-за большого давления; выносимая ею взвесь минеральных веществ создает клубы черного «дыма», поднимающегося со дна моря.

Вокруг «курильщиков» складывается уникальная экосистема, построенная на совершенно иных принципах, чем любое наземное или расположенное в верхних слоях моря сообщество. Черви, у которых нет желудочно-кишечного тракта и которые никогда не едят, которым синтезируют питание бактерии-симбионты, выживающие в горячем растворе серной кислоты бактерии,— все это можно найти вблизи горячих источников.

Падение астероида на планету, ядерная зима, извержения супервулканов, глобальное потепление или полное оледенение— на дне, под 5 км воды, никакое из этих событий не окажет заметного влияния. Уже ради этого мир «курильщиков» стоило бы изучить подробнее, но автономность экосистемы еще не самое интересное.

Так же черные курильщики изучают на предмет возможности добычи полезных ископаемых, например сульфидных руд. Например гидротермальные сульфидные руды – прямые аналоги древних колчеданных руд, которые есть на Урале, на Алтае, в Германии, Африке, на Кипре, в Канаде и т. д. Но это современные рудные образования.

Заключение

Таким образом «Черные» курильщики - глубоководные гидротермальные источники, приуроченные, как правило, к рифтовым зонам срединно - океанических хребтов. Над жерлами, из которых выделяются струи горячей воды, насыщенной раствореными газами (водородом, углекислым газом), поднимаются облака из тонкодисперсных сульфидов, сульфатов и окислов металлов, имеющие обычно черный цвет. При ином составе выделяемых соединений цвет подводных облаков может быть белым («белые курильщики»).

Отложения сульфидов и других соединений достигают мощности в десятки метров и являются примером современного вулканогенно - осадочного рудообразования. Благодаря высокой концентрации сероводорода вокруг гидротерм, бурно развиваются бактерии, служащие пищей для более высокоорганизованных организмов, в том числе весьма своеобразных, ранее неизвестных науке.

Приложение.












Чёрные курильщики. Фото dfo-mpo.gc.ca



Фото geo.uni-bremen.de



Фото oceanexplorer.noaa.gov



Фото whoi.edu



Фото eurekalert.org



Вестментиферы. Фото wikipedia.org



Помпейский червь. Фото life-grind-style.blogspot.com

 
(Калифорнийский залив, бассейн Гуаймас. 2000 м. Фото с ГОА "Мир", 2003 г.)


(на 9° с.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия. 2500 м. Фото с ГОА "Мир", 2003 г.)
(Calyptogena magnifica, 21° с.ш. Восточно-Тихоокеанского поднятия. Подняты ГОА "Мир", 2003 г.).
UPD 12/11/07: В последней ревизии выкинута из рода Calyptogena, вероятно, под неё будет описан новый род.


(Скопление Rimicaris exoculata и креветка крупно. Видны белые термо-глаза.)


Рифтия, вытащенная из трубки. Видны щупальца, воротничок и длинное колбасовидное тело, преимущественно забитое трофосомой.

Робот-подводник Autosub6000











Список литературы

1. Виноградов Г.М. Хемобиос океанических глубин. М.,: Мысль, 2005 - 240 с.

2. Грудинкин А. К. Какие тайны скрывает «пыльный подвал земли» // Наука из первых рук, 2004, № 1, С. 25–27.

3. Захарова А.Н. Обитатели морских глубин // Зоосистема, 2005, Т. 27, № 4, С.709-723

4. Феоктистова Н.Ю. Новости из «черных курильщиков» // В мире науки, 1997, № 7, С. 72–79.



Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации