Кіріспе

Абиссалды жазық – мұхит түбіндегі су асты жазығы, әдетте, мұхиттың тереңдігі мен ортаңғы мұхит қырқасы арасында орналасқан. Абиссалды жазықтар Жер бетінің 50%-дан астамын құрайды. Олар – Жердегі ең жазық, ең тегіс және ең аз зерттелген аймақтардың бірі. Абиссалды жазықтар мұхит алаптарының маңызды геологиялық элементтері болып табылады (басқа элементтер – ортаңғы мұхит жоталары және абиссалды төбелер). Абиссалды жазықтың пайда болуы теңіз түбінің таралуы (пластинкалық тектоника) және төменгі мұхит қабығының еруі нәтижесінде жүреді. Магма астеносферадан (Жоғарғы мантияның қабаты) жоғары көтеріледі, ал бұл базальттық материал ортаңғы мұхит қырқаларында жер бетіне жеткенде жаңа мұхит қабығын құрайды, ол теңіз түбінің таралуымен үнемі ығыстырылады. Абиссалды жазықтар мұхит қабығының бастапқыда тегіс емес бетін ұсақ түйірлі шөгінділермен – негізінен саз және күлмен – жабудан пайда болады. Бұл шөгінділердің көп бөлігі континенттік шелдерден су асты каньондары арқылы терең суларға жеткен тұманды ағындармен жиналады. Қалғаны негізінен пелагикалық шөгінділерден тұрады. Металл түйіндері жазықтардың кейбір аймақтарында кең таралған, олардың құрамында марганец, темір, никель, кобальт және мыс сияқты әртүрлі металдар бар. Сонымен қатар, олардың құрамында көміртегі, азот, фосфор және кремний де бар, себебі бұл заттар төмен түсіп, ыдырайды. Өлшемдерінің үлкендігіне байланысты, абиссалды жазықтар биологиялық әртүрліліктің маңызды резервуарлары деп есептеледі. Олар сондай-ақ жүзден мың жылға дейінгі мерзімде мұхит көміртегі айналымына, кальций карбонатының еруіне және атмосфералық CO2 концентрациясына елеулі әсер етеді. Абиссалды экожүйелердің құрылымына теңіз түбіне түсетін тамақтың мөлшері және оның құрамы үлкен әсер етеді. Климаттың өзгеруі, балық аулау және мұхитты тыңайту сияқты факторлар эвфотикалық аймақтағы бастапқы өндіріс үлгілеріне маңызды әсер етеді. Жануарлар судың оттегі аз бөлігінен еріген оттегі сіңіреді. Абиссалды жазықтардағы еріген оттегінің көп бөлігі бұрын еріген полярлық аймақтардан келген. Оттегінің жетіспеуіне байланысты, абиссалды жазықтар жоғарыдағы оттегіге толы суларда гүлдейтін организмдер үшін қолайсыз жағдайларға ие. Теңіздің тереңдігіндегі мұхиттық рифтер негізінен 3000 метр тереңдікте және одан да тереңдегі абиссалды және гадалдық аймақтарда кездеседі. Абиссалды жазықтар теңіз түбінің ерекше физиографиялық нысандары ретінде 1940 жылдардың соңына дейін танылмады және соңғы кезде ғана жүйелі түрде зерттелді. Олар шөгінді жазбаларда жақсы сақталмайды, өйткені олар субдукция процесінде жойылады. Қараңғылық пен су қысымының атмосфералық қысымнан 750 есе жоғары (76 мегапаскаль) болуына байланысты, абиссалды жазықтар жетік зерттелмеген.

Ашылу

Британдық Корольдік Әскери-теңіз флотының зерттеу кемесі HMS Challenger-дің маңызды ғылыми экспедициясы (1872 жылдың желтоқсаны – 1876 жылдың мамыры) батиметриялық деректердің мол көлемін қамтамасыз етті, олардың көп бөлігі кейінгі зерттеушілермен расталды. "Челленджер" экспедициясы барысында алынған батиметриялық деректер ғалымдарға карталар жасауға мүмкіндік берді, олар континенттік шельфтердің шеті және Атлантиканың орталық қырқасы сияқты маңызды су асты жер бедерінің негізгі ерекшеліктерінің шамамен суретін берді. Бұл үзіліссіз деректер жиынтығы кемеден теңіз түбіне дейін ұзын сымдар жіберу арқылы қарапайым техникамен алынды. "Челленджер" экспедициясын 1879–1881 жылдарғы "Жаннетт" экспедициясы жалғастырды. Бұл команда Чукчи теңізін кесіп өтіп, теңіз түбін зерттеумен қатар метеорологиялық және астрономиялық деректерді тіркеді. Кеме 1879 жылдың қыркүйегінде Врангель аралының жанындағы мұзға қамалып, 1881 жылдың маусымында қирап, суға батып кетті. "Жаннетт" экспедициясын 1893–1896 жылдарғы норвегиялық зерттеуші Фридтйоф Нансеннің "Фрам" кемесімен жасаған Арктика экспедициясы жалғастырды, ол Солтүстік Мұзды мұхиттың терең мұхиттық алап екенін, оны Еуразия құрлығының солтүстігіндегі ірі құрлық массалары бөлмейтінін дәлелдеді. 1916 жылдан бастап канадалық физик Роберт Уильям Бойл және Су асты кемелерін анықтау жөніндегі зерттеу комитетінің (ASDIC) басқа ғалымдары сонар технологиясын дамытуға әкелген зерттеулер жүргізді. Акустикалық зондтау жабдықтары жасалды, олар зондтау сымдарынан әлдеқайда жылдам жұмыс істей алады, осылайша неміс зерттеу кемесі "Метеор" (1925–1927) Атлантиканың шығыс-батыс трансектілерінде жиі зондтаулар жасауға мүмкіндік берді. Бұл әдістермен жасалған карталар Атлантиканың негізгі бассейндерін көрсетеді, бірақ осы ертедегі құралдардың тереңдік дәлдігі жазық, ешқандай бедері жоқ тереңдіктерді анықтауға жеткіліксіз болды. Технология жақсарған сайын тереңдік, ендік және бойлық өлшемдері дәлдеді және деректердің көбінесе үзіліссіз жиынтықтарын жинау мүмкін болды. Бұл зерттеушілерге мұхит түбінің үлкен аумақтарының нақты және егжей-тегжейлі картасын жасауға мүмкіндік берді. Ұзақ уақыт жазатын фатмометрді пайдалану Толстой мен Юингке 1947 жылдың жазында алғашқы тереңдік жазықтығын анықтап, сипаттауға мүмкіндік берді. Бұл жазықтық, Ньюфаундлендтен оңтүстікке қарай, қазір Сом тереңдік жазығы деп аталады. Осы жаңалықтан кейін барлық мұхиттарда көптеген басқа мысалдар табылды. "Челленджер тереңдігі" – Жердегі барлық мұхиттардың ең терең нүктесі; ол Мариан аралдарының жанындағы Мариан шұңқырының оңтүстік шетінде орналасқан. Бұл шұңқыр HMS Challenger кемесінің зерттеушілері 1875 жылдың 23 наурызында 225-ші станцияда оның тереңдігін алғаш рет өлшегендіктен осылай аталды. Екі бөлек өлшем бойынша хабарланған тереңдік 4475 саз (8184 метр) құрады. 2009 жылдың 1 маусымында "R/V Kilo Moana" кемесімен жабдықталған "Simrad EM120" көп сәулелі сонарлық батиметриялық жүйесі "Челленджер тереңдігінің" сонарлық картасын жасады, ол 10971 метр (6,82 миль) тереңдікті көрсетті. Сонар жүйесі фазалық және амплитудалық түбін анықтауды қолданады, оның дәлдігі су тереңдігінің 0,2% -дан жоғары (бұл осы тереңдікте шамамен 22 метр қателік).

Гидротермиялық шамырауыштар

Батиалдық, аббисалды және хадалдық аймақтарда кездесетін сирек, бірақ маңызды жер бедері – гидротермальдық қайнарлар. Осы тереңдіктегі судың шамамен 2 °C температурасына қарағанда, осы қайнарлардан 60 °C-тан 464 °C-қа дейін қызған су шығады. Содан бері әлемдік мұхиттың көптеген аймақтарында, оның ішінде Калифорния штатының Монтерей шығанағынан жақын орналасқан Монтерей суасты каньонында, Жапон теңізінде, Коста-Риканың Тынық мұхиты жағалауында, Африканың Атлантика жағалауында, Аляска жағалауында және Антарктидадағы мұз жамылғысының астында суық судың шығуы анықталды.

Биологиялық әртүрлілік

Бір кездері жазықтар шөлге ұқсас кең аумақ деп есептелсе де, соңғы он жылдағы зерттеулер олардың микробиалды өмірге толы екенін көрсетті. Дегенмен, терең теңіз түбіндегі экожүйенің құрылымы мен функциясы өлшемдері мен шұңғыманың қашықтығына байланысты тарихи тұрғыдан нашар зерттелген. Халықаралық ғалымдар тобы, Абиссальдық теңіз тіршілігінің алуан түрлілігін санау (CeDAMar) жүргізген жақындағы океанографиялық экспедициялар абиссальдық жазықтарда жоғары деңгейде биологиялық әртүрлілікті тапты, онда әдетте бір абиссальдық жерде кездесетін 2000 бактерия түрі, 250 протозоа түрі және 500 омыртқасыз жануар (құрттар, қабықтылар және моллюскалар) бар. Жаңа түрлер теңіз түбіндегі омыртқасыз жануарлардың мыңдаған түрлерінің 80% астамын құрайды, бұл абиссальдық әртүрлілік пен эволюцияны біздің бұрынғыдан нашар түсінуімізді көрсетеді. Жоғары биологиялық әртүрлілік белгілі фитодетриттік енгізілімдермен және жоғары органикалық көміртек ағынымен байланысты. Алайда, жануар бетке келген кезде өлі болды. 2008 жылы Жапония шұңғымасында 7700 метр тереңдікте хадальдық шаян балық (Pseudoliparis amblystomopsis) байқалды және тіркелді. 2014 жылдың желтоқсанында 8145 метр тереңдікте шаян балықтың бір түрі түсірілді, ал 2017 жылдың мамырында 8178 метрде тағы бір желкен балық түсірілді. Бұл - қазірге дейін тіркелген ең тереңде тіршілік ететін балықтар. Абиссальдық аймақтағы басқа балықтарға Ipnopidae тұқымдасына жататын балықтар кіреді, оларға абиссальдық жәндікті балық (Bathypterois longipes), үш аяқты балық (Bathypterois grallator), сезімтал балық (Bathypterois longifilis) және қара балық (Bathysauropsis gracilis) кіреді. Бұл тұқымдастың кейбір өкілдері 6000 метрден астам тереңдікте тіркелді. CeDAMar ғалымдары кейбір абиссальдық және хадалдық түрлердің космополиттік таралуы бар екенін көрсетті. Мысалы, Арктикадан Антарктикаға тараған кейбір протозоа форминифералары. Басқа фауналық топтар, мысалы, полихеталық құрттар мен изоподты қабықтылар, белгілі бір жазықтар мен алаңдарға ғана тән эндемикалық болып көрінеді. Моноплакофорандардың ең көп саны Тынық мұхитының шығысындағы мұхит шұңқырларының бойында кездеседі. Алайда, Батыс Тынық мұхитында әлі күнге дейін ешқандай абиссальдық моноплакофоран табылған жоқ және Үнді мұхитында тек бір абиссальдық түр анықталды. 2000 жылы Атлантиканың тереңіндегі бентостың әртүрлілігі (DIVA 1) экспедициясының ғалымдары (неміс зерттеу кемесі RV Meteor III M48/1 круизі) Оңтүстік Атлантикалық мұхитындағы Ангола бассейніне қарасты төбелі жазықтардан бентостық изоподтардың Asellota субортасының үш жаңа түрін тауып, жинады. 2003 жылы De Broyer және басқалар. Weddell теңізінде, Scotia теңізінде және Оңтүстік Шетланд аралдарында орналастырылған тұзақтарға 62 түрден 68000-ға жуық перакаридті қабықты жануарлар жиналды. Олар үлгілердің 98%-ы Lysianassoidea амфиподтар суперотбасына, ал 2% -ы Cirolanidae изоподтар тұқымдасына тиесілі екенін анықтады. Бұл түрлердің жартысы 1000 метрден астам тереңдікте табылған. Форминифералар - қабық құрайтын бір жасушалы протездер. Қазіргі кезде тірі форминифералардың шамамен 4000 түрі бар. Жиналған 432 организмнің басым көпшілігі қарапайым, жұмсақ қабықты форминифералардан, ал қалғаны күрделі, көп камералы Leptohalysis және Reophax тұқымдарының түрлерінен тұрады. Жалпы, үлгілердің 85% -ы жұмсақ қабыршақты аллогромидтерден тұрады. Бұл басқа терең теңіз орталарынан алынған шөгіндіде тіршілік ететін организмдердің үлгілерімен салыстырғанда ерекше, мұнда органикалық қабырғалы форминифералардың пайызы жалпы санының 5% - 20% -ын құрайды. Қатты кальцийлі қабықшасы бар ұсақ организмдер өте терең жерлерде өсе алмайды, өйткені сол тереңдегі суда кальций карбонаты өте аз. Алып (5–20 см) форминифералар, ксенофиофорлар тек 500–10 000 метр тереңдікте кездеседі, онда олар көп мөлшерде кездеседі және биотурбация арқылы жануарлардың әртүрлілігін арттырады және кіші жануарларға тіршілік ету ортасын қамтамасыз етеді. Осындай тіршілік түрлері жағалаудағы мұхит шұңқырларында (>7000 м) және төбелі жазықта кездесетіндігі белгілі болса да, Челленджер тереңдігінде табылған тіршілік түрлері сол жағалаудағы экожүйелердің тәуелсіз таксондарын білдіруі мүмкін. Бұл жұмсақ қабыршақты организмдердің басым көптігі Челленджер тереңдігінде таңдау қысымының нәтижесі болуы мүмкін. Миллиондаған жылдар бұрын, Челленджер шұңғымасы қазіргіден де аз тереңдікте болды. Өткен 6-9 миллион жыл ішінде, Челленджер тереңдігі қазіргі тереңдігіне жеткенде, ежелгі биосфераның шөгінділерінде кездесетін көптеген түрлер су қысымының артуына және ортаның өзгеруіне бейімделе алмады. Бейімделе алған түрлер қазіргі Челленджер тереңдігіне тән организмдердің ата-бабалары болуы мүмкін. 10 000-нан астам сипатталған полихеталар түрі бар; оларды кез келген теңіз ортасында табуға болады. Кейбір түрлер хадалдық аймақтың ең суық мұхит температурасында тіршілік етеді, ал басқалары гидротермальды жарықтарға жақын өте ыстық суларда кездеседі. Абиссальдық және хадалдық аймақтарда су асты гидротермальды жарықтар мен суық сіңірмелердің маңындағы аудандар бірлік аумаққа шаққандағы биомасса мен биологиялық әртүрліліктің ең жоғары деңгейін көрсетеді. Жарық сұйықтарында еріген химиялық заттармен қамтамасыз етілген бұл аудандар көбінесе жылу сүйгіш, тұз сүйгіш және басқа да экстремофильді прокариоталық микроорганизмдердің (мысалы, күкірт тотығу туысы Beggiatoa) үлкен және әртүрлі қоғамдастықтарына үй иесі болады, көбінесе суық сіңірмелерге жақын үлкен бактериялық төсектерінде орналасқан. Бұл жерлерде хемосинтездік археялар мен бактериялар әдетте тағам тізбегінің негізін құрайды. Хемосинтез процесі толығымен микробиалды болғанымен, бұл хемосинтездік микроорганизмдер көбінесе симбиоз арқылы күрделі көп ұяшықты организмдерден тұратын кең экосистемаларды қолдайды. Бұл қоғамдастықтар весикомид қабықшалары, митилид мүсілдері, лимпеттер, изоподтар, алып түтіктер, жұмсақ меруерттер, иелпұттар, галатеид шаяндар және альвинокарид шаяндары сияқты түрлермен сипатталады. Қазірге дейін табылған ең терең сіңірме қоғамдастығы Жапония шұңғымасында, 7700 метр тереңдікте орналасқан. Организмдердің көп бөлігі эуфотикалық аймақтағы жалғыз өндірістің 0,5–2% ғана құрайтын ұсақ бөлшектердің әлсіреген жауыны ретінде келеді, бұл судың тереңдігімен кері пропорционалды түрде азаяды. Жоғарғы мұхиттағы балық қорлары азайғандықтан, теңіздің тереңіндегі балық шаруашылығына көбірек назар аударылып, оларды пайдалануға тырысады. Теңіздің тереңіндегі балықтар ұзақ өмір сүретіндіктен және өсуі баяу болғандықтан, қазіргі басқару тәжірибелері ескерілгенде, бұл балық шаруашылығы ұзақ мерзімді тұрақты болып саналмайды. Дегенмен, мұнай мен газды теңізден өндіру кезінде туындаған апаттардың қандай экологиялық апаттарға әкелуі мүмкін екенін көрсетеді. Кейбір абиссальдық жазықтардың шөгінділерінде, әсіресе полиметалл түйірлері сияқты мол минералды ресурстар бар. 4000 метрден астам тереңдікте теңіз түбінде таратылған марганец, темір, никель, кобальт және мырыштан тұратын картоп тәрізді конгломераттар. Абиссальдық Clarion-Clipperton Fracture Zone (CCFZ) - Тынық мұхитындағы түйірлердің провинциясының ішіндегі минералдық әлеуеті зерттелген аймақ. Халықаралық теңіз түбін басқару органы (ұлттық юрисдикция шегінен тыс халықаралық теңіз түбіндегі минералдық қызметті ұйымдастыруға және бақылауға құрылған үкіметаралық ұйым) қазіргі уақытта сегіз коммерциялық мердігерлерге 150 000 км2 әрқайсынан тұратын сегіз талап аймағында түйірлерді зерттеуге және өндіру техникаларын сынауға лицензия берген.