Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Мұхиттың ең төменгі қабаты – фильмдер.
Lowest layer in the ocean
the films
Терең теңіз кең мағынада – жарық күші әлсірей бастайтын мұхит тереңдігі, шамамен немесе континенттік жағалаудан континенттік беткейге өту нүктесі ретінде анықталады. Терең теңізде төмен температура, қараңғылық және жоғары қысымның комбинациясы байқалады. Терең теңіз – Жердің ең аз зерттелген биомы болып саналады, себебі экстремалды жағдайлар ортаға қол жеткізуді және зерттеуді қиындатады. Терең теңізде тіршілік ететін организмдер осы жағдайларда өмір сүруге бейімделген. Организмдер терең теңізде қоқыс іздеу, жыртқыштық және сүзу сияқты әртүрлі тамақтану әдістері арқылы тіршілік ете алады, ал көптеген организмдер теңіз қармен қоректенеді. Теңіз қар – жоғары жатқан сулардан терең теңізге түскен органикалық материал. 1960 жылы "Триест" батискабы Гуам аралының жанындағы Мариан шұңқырының түбіне, мұхиттың ең терең нүктесіне, - дейін сүңгіді. Егер Эверест тауы сол жерге батырылса, оның шыңы су бетінен шамамен - тереңдікте болар еді. "Триест" қызметтен шығарылғаннан кейін, 2003 жылы теңізде жоғалғанға дейін, жапондық қашықтан басқарылатын аппарат (ROV) "Кайко" осы тереңдікке жете алатын жалғыз құрал болды. 2009 жылдың мамыр және маусым айларында гибридті ROV "Нерей" Challenger Deep-ке үш рет сүңгіп, - тереңдікке түсті.
The deep sea is broadly defined as the ocean depth where light begins to fade, at an approximate depth of or the point of transition from continental shelves to continental slopes. Conditions within the deep sea are a combination of low temperatures, darkness, and high pressure. The deep sea is considered the least explored Earth biome as the extreme conditions make the environment difficult to access and explore. Organisms living within the deep sea have a variety of adaptations to survive in these conditions. Organisms can survive in the deep sea through a number of feeding methods including scavenging, predation and filtration, with a number of organisms surviving by feeding on marine snow. Marine snow is organic material that has fallen from upper waters into the deep sea. In 1960, the bathyscaphe Trieste descended to the bottom of the Mariana Trench near Guam, at , the deepest known spot in any ocean. If Mount Everest were submerged there, its peak would be more than beneath the surface. After the Trieste was retired, the Japanese remote operated vehicle (ROV) Kaikō was the only vessel capable of reaching this depth until it was lost at sea in 2003. In May and June 2009, the hybrid ROV Nereus returned to the Challenger Deep for a series of three dives to depths exceeding .
Жарық
Табиғи жарық терең мұхитқа енбейді, мезопелагияның жоғарғы бөліктерін қоспағанда. Фотосинтез мүмкін болмағандықтан, өсімдіктер мен фитопланктон бұл аймақта өмір сүре алмайды. Олар Жердегі дерлік барлық экожүйелердің негізгі өндірушілері болғандықтан, мұхиттың бұл аймағындағы тіршілік басқа жерден келетін энергия көздеріне тәуелді болуы керек. Гидротермальдық қайнарларға жақын аймақтардан басқа, бұл энергия фототикалық аймақтан төмен қарай қалқып келетін органикалық заттардан түседі. Суға шөгіп бара жатқан органикалық заттар балдыр бөлшектерінен, деториттен және басқа да биологиялық қалдықтардан құралады, олар жиынтығында «теңіз қар» деп аталады.
Natural light does not penetrate the deep ocean, with the exception of the upper parts of the mesopelagic. Since photosynthesis is not possible, plants and phytoplankton cannot live in this zone, and as these are the primary producers of almost all of earth's ecosystems, life in this area of the ocean must depend on energy sources from elsewhere. Except for the areas close to the hydrothermal vents, this energy comes from organic material drifting down from the photic zone. The sinking organic material is composed of algal particulates, detritus, and other forms of biological waste, which is collectively referred to as marine snow.
Қысым
Мұхиттың қысымы әр 10 метр тереңдікте шамамен 1 атмосфераға артатындықтан, көптеген теңіз жануарлары өте күшті қысымға тап болады. Соңғы жылдарға дейін ғылыми қоғам терең теңізде тіршілік ететін организмдерге қысымның әсері туралы толық мәліметке ие болмады, өйткені олар су бетіне өлген немесе өлдеп келген күйде жеткізілді және олар тіршілік еткен қысымда байқау мүмкін болмады. Бірақ, арнайы қысымды сақтайтын камерасы бар қаптардың пайда болуымен, терең теңізден зақымдалмаған, ірі метазоан жануарлары жақсы жағдайда алынып зерттелді.
Because pressure in the ocean increases by about 1 atmosphere for every 10 meters of depth, the amount of pressure experienced by many marine organisms is extreme. Until recent years, the scientific community lacked detailed information about the effects of pressure on most deep sea organisms because the specimens encountered arrived at the surface dead or dying and weren't observable at the pressures at which they lived. With the advent of traps that incorporate a special pressure maintaining chamber, undamaged larger metazoan animals have been retrieved from the deep sea in good condition.
Тұздылығы
Тұздылығы терең теңіздің барлық жерінде шамамен мыңнан 35 бөліктей тұрақты. Тұздылықта шағын айырмашылықтар бар, бірақ Жерорта және Қызыл теңіздер сияқты құрлыққа жақын жатқан теңіздерден басқа, экологиялық тұрғыдан маңызды айырмашылықтар жоқ.
Salinity is remarkably constant throughout the deep sea, at about 35 parts per thousand. There are some minor differences in salinity, but none that are ecologically significant, except in largely landlocked seas like the Mediterranean and Red Seas.
Температура
Мұхиттардағы ең үлкен температуралық градиенттің екі аймағы бар: беттік сулар мен терең сулар арасындағы өтпелі аймақ – термоклин, сондай-ақ терең теңіз түбі мен гидротермалдық қайнарлардағы ыстық су ағындары арасындағы өтпелі аймақ. Термоклиндердің қалыңдығы бірнеше жүз метрден шамамен мың метрге дейін өзгереді. Термоклиннің төменгі жағындағы терең мұхит суы суық және біркелкірек болады. Термоклиндер тропиктік аймақтарда ең күшті болып келеді, онда эпипелагикалық аймақтың температурасы көбінесе 20°C-тан жоғары болады. Эпипелагикалық аймақтың төменгі шегінен бастап температура бірнеше жүз метрге төмендеп, 1000 метрде 5 немесе 6°C-қа жетеді. Одан әрі төмендеу жалғасады, бірақ бұл процестің жылдамдығы айтарлықтай төмендейді. Суық судың пайда болуы полярлық аймақтардағы ауыр беттік судың батып кетуімен байланысты. Гидротермалдық қайнарларда "қара түтін" деп аталатын түтіктерден шығатын судың температурасы 400°C-қа дейін жете алады (жоғары гидростатикалық қысымның арқасында қайнамайды), ал бірнеше метр қашықтықта ол 2-4°C-қа дейін төмендейді.
The two areas of greatest temperature gradient in the oceans are the transition zone between the surface waters and the deep waters, the thermocline, and the transition between the deep sea floor and the hot water flows at the hydrothermal vents. Thermoclines vary in thickness from a few hundred meters to nearly a thousand meters. Below the thermocline, the water mass of the deep ocean is cold and far more homogeneous. Thermoclines are strongest in the tropics, where the temperature of the epipelagic zone is usually above 20 °C. From the base of the epipelagic, the temperature drops over several hundred meters to 5 or 6 °C at 1,000 meters. It continues to decrease to the bottom, but the rate is much slower. The cold water stems from sinking heavy surface water in the polar regions. In hydrothermal vents the temperature of the water as it emerges from the "black smoker" chimneys may be as high as 400 °C (it is kept from boiling by the high hydrostatic pressure) while within a few meters it may be back down to 2 to 4 °C.
Биология
Эпипелагиялықтан төменгі аймақтар одан әрі аймақтарға бөлінеді, бастапқысы батиальды аймақ (сонымен қатар континенттік беткей деп есептеледі), ол теңіз деңгейінен 200 метрден 3000 метрге дейін созылады және көбінесе өткісіп жататын аймақ болып табылады, жоғарыдағы сөренің және төмендегі тұңғиықтың элементтерін қамтиды. Бұл аймақтың астында терең теңіз 3000 мен 6000 метр тереңдіктегі және хадальды аймақ (6000 – 11000 метр) аралығында орналасқан аббисальды аймақтан тұрады. Тамақ құрамына "теңіз қар" деп аталатын құлаған органикалық заттар және жоғарыдағы өнімді аймақтан түскен өлекселер кіреді, олар кеңістіктік және уақыт бойынша сирек кездеседі. Терең теңіздегі көптеген түрлер газға сүйенудің орнына, көбінесе гликозаминогликандардан тұратын, желе тәрізді денеге ие, бұл оларға өте төмен тығыздық береді. Терең судың шағалаларында гелетексіз тінді, аммиак хлоридінен тұратын, айналадағы судан жеңіл келемолық сұйықтықпен толтырылған флотациялық камерамен біріктіру де жиі кездеседі. Орта су балықтарының осы жағдайларға бейімделу ерекшеліктері бар – олар кішкентай, көбінесе жарты метрден кіші; метаболизмі баяу және арнайы емес диеталары бар, тамақ іздеуде энергияны ысыраптап, оның орнына күтіп отыруды жөн көреді. Дендері созылған, бұлшық еттері әлсіз, сулы, сүйектері де бар. Көбінесе иілгіш, тісті жақтары бар және тістері керілген. Жарық жетіспеуіне байланысты, жұптасу қиын, сондықтан көптеген организмдер гермафродит болып табылады. Жарық өте аз болғандықтан, балықтардың көздері әдеттегіден үлкен, тек таяқша жасушалары бар түтікше тәрізді болады. Көру өрісі жоғары бағытталған, ол мүмкін олжаның сұлбасын анықтауға мүмкіндік береді. Алайда, олжа балықтарының да хищниктерден қорғануға бейімделулері бар. Бұл бейімделулер негізінен сұлбаларды азайтуға, маскировкалаудың бір түріне қатысты. Бұл екі негізгі әдіс – дененің бүйірлік қысымы арқылы көлеңке аймағын азайту және биолюминесценция арқылы қарсы жарықтандыру. Фонарь балықтары осы және фотофорларды қолданады, олардың комбинациясы басқа балықтардың көздерінің жарығын анықтауға көмектеседі (тапетум люцидумды қараңыз). Терең теңіздегі организмдер тірі және өлі органикалық заттардың күніне шамамен 100 метрден төмен түсуіне толық тәуелді. Сонымен қатар, беткейден түскен өнімнің тек 1-3% ғана теңіз түбіне жетеді, көбінесе теңіз қар түрінде. Сонымен қатар, кит өлекселері сияқты үлкен азық заттары да кездеседі, және зерттеулер бұл қазіргі уақыттағыдан жиірек болуы мүмкін екенін көрсетті. Көптеген арамшөптер негізінен немесе толығымен үлкен азық заттарымен қоректенеді, ал кит өлекселері арасындағы қашықтық шамамен 8 шақырым деп есептеледі. Сонымен қатар, Freyella elegans сияқты тұяқтарды пайдалана отырып, органикалық бөлшектермен қоректенетін бірнеше сүзгілік азық бар. Теңіз бактериофагтары терең теңіз шөгінділеріндегі қоректік заттардың айналымында маңызды рөл атқарады. Олар өте көп (бір шаршы метрге 5×1012 және 1×1013 фагтар) бүкіл әлемдегі шөгінділерде кездеседі. Терең теңіздегі организмдер оқшауланған болса да, адамның теңізбен байланысы оларға зиян келтірді. Лондон конвенциясы теңіз ортасын ағынды су шламасы және радиоактивті қалдықтар сияқты қалдықтарды төгуден қорғауды мақсат етеді. Бір зерттеуде 2007-2011 жылдар аралығында бір аймақта терең теңіздегі маржанның азаюы байқалды, бұл азаю жаһандық жылыну мен мұхиттардың қышқылдануымен байланысты, ал биологиялық әртүрлілік 58 жылдағы ең төменгі деңгейге жетті деп бағаланды. Мұхиттың қышқылдануы терең теңіздегі маржандарға аса зиянды, өйткені олар арагониттен, оңай еритін карбонаттардан тұрады, және олар өте баяу өседі, қалпына келтіру үшін жылдар қажет. Терең теңіздегі траулер теңіздің терең жерлеріндегі тіршілік ортасын жояды, ал оның қалпына келуіне жылдар қажет. Адамның терең теңіз биологиясын өзгерткен тағы бір қызметі – кен өндіру. Бір зерттеуде бір кен орнында балық популяциясы алты айдан кейін және үш жылдан кейін азайды, ал жиырма алты жылдан кейін популяция бұзылу алдындағы деңгейге оралды.
Regions below the epipelagic are divided into further zones, beginning with the bathyal zone (also considered the continental slope) which spans from 200 to 3000 meters below sea level and is essentially transitional, containing elements from both the shelf above and the abyss below. Below this zone, the deep sea consists of the abyssal zone which occurs between the ocean depths of 3000 and 6000 meters and the hadal zone (6000 – 11,000 meters). Food consists of falling organic matter known as 'marine snow' and carcasses derived from the productive zone above, and is scarce both in terms of spatial and temporal distribution. Instead of relying on gas for their buoyancy, many deep sea species have jelly like flesh consisting mostly of glycosaminoglycans, which provides them with very low density. It is also common among deep water squid to combine the gelatinous tissue with a flotation chamber filled with a coelomic fluid made up of the metabolic waste product ammonium chloride, which is lighter than the surrounding water. The midwater fish have special adaptations to cope with these conditions—they are small, usually being under ; they have slow metabolisms and unspecialized diets, preferring to sit and wait for food rather than waste energy searching for it. They have elongated bodies with weak, watery muscles and skeletal structures. They often have extendable, hinged jaws with recurved teeth. Because of the sparse distribution and lack of light, finding a partner with which to breed is difficult, and many organisms are hermaphroditic. Because light is so scarce, fish often have larger than normal, tubular eyes with only rod cells. Their upward field of vision allows them to seek out the silhouette of possible prey. Prey fish however also have adaptations to cope with predation. These adaptations are mainly concerned with reduction of silhouettes, a form of camouflage. The two main methods by which this is achieved are reduction in the area of their shadow by lateral compression of the body, and counter illumination via bioluminescence. Flashlight fish have this plus photophores, which combination they use to detect eyeshine in other fish (see tapetum lucidum). Organisms in the deep sea are almost entirely reliant upon sinking living and dead organic matter which falls at approximately 100 meters per day. In addition, only about 1 to 3% of the production from the surface reaches the sea bed mostly in the form of marine snow. Larger food falls, such as whale carcasses, also occur and studies have shown that these may happen more often than currently believed. There are many scavengers that feed primarily or entirely upon large food falls and the distance between whale carcasses is estimated to only be 8 kilometers. In addition, there are a number of filter feeders that feed upon organic particles using tentacles, such as Freyella elegans. Marine bacteriophages play an important role in cycling nutrients in deep sea sediments. They are extremely abundant (between 5×1012 and 1×1013 phages per square meter) in sediments around the world. Despite being so isolated deep sea organisms have still been harmed by human interaction with the oceans. The London Convention aims to protect the marine environment from dumping of wastes such as sewage sludge and radioactive waste. A study found that at one region there had been a decrease in deep sea coral from 2007 to 2011, with the decrease being attributed to global warming and ocean acidification, and biodiversity estimated as being at the lowest levels in 58 years. Ocean acidification is particularly harmful to deep sea corals because they are made of aragonite, an easily soluble carbonate, and because they are particularly slow growing and will take years to recover. Deep sea trawling is also harming the biodiversity by destroying deep sea habitats which can take years to form. Another human activity that has altered deep sea biology is mining. One study found that at one mining site fish populations had decreased at six months and at three years, and that after twenty six years populations had returned to the same levels as prior to the disturbance.
Химосинтез
Бірнеше түрлер бар, олар негізінен тамақтану үшін еріген органикалық заттарға тәуелді емес. Мұндай түрлер мен қауымдастықтар теңіз түбіндегі таралу аймақтарындағы гидротермальдық қайнарлардың маңында кездеседі. Мысалы, түтік құрт Рифтия мен хемосинтездік бактериялар арасындағы симбиоздық байланыс. Осы хемосинтез гидротермальдық қайнарлардың төңірегінде кездесетін күрделі қауымдастықтарды қамтамасыз етеді. Бұл күрделі қауымдастықтар планетадағы энергия көзі ретінде күн сәулесіне тәуелді емес сирек кездесетін экожүйелердің бірі болып табылады.
There are a number of species that do not primarily rely upon dissolved organic matter for their food. These species and communities are found at hydrothermal vents at sea floor spreading zones. One example is the symbiotic relationship between the tube worm Riftia and chemosynthetic bacteria. It is this chemosynthesis that supports the complex communities that can be found around hydrothermal vents. These complex communities are one of the few ecosystems on the planet that do not rely upon sunlight for their supply of energy.
Гидростатикалық қысымға бейімделу
Терең теңіздегі балықтардың ақуыздарында, анатомиялық құрылыстарында және метаболизм жүйелерінде терең теңізде тіршілік ету үшін әртүрлі бейімделулер бар, онда тұрғындар гидростатикалық қысымның зор күшіне төтеп беруге тиіс. Тамаққа қолжетімділік және жыртқыштардан қашу сияқты басқа да факторлар маңызды болғанымен, терең теңіздегі организмдердің жоғары қысымға қарамастан, жақсы реттелген метаболизм жүйесін сақтау қабілеті болуы керек. Осы ерекше ортаға бейімделу үшін олар бірегей қасиеттерді дамытқан. Гидростатикалық қысымның артуы ақуыздарға күшті әсер етеді, себебі олар суды ұйымдастырудағы өзгерістерге ұшырайды, байланыс құрылымының гидратация және дегидратация реакциялары кезінде. Бұл фермент-лиганд өзара әрекеттесулерінің көпшілігі зарядталған немесе полярлы, зарядталмаған өзара әрекеттесулер арқылы қалыптасатындықтан болады. Гидростатикалық қысым ақуыздың бүктелуіне, құрастырылуына және ферменттік белсенділігіне әсер ететіндіктен, терең теңіз түрлері қысымға қарсы ақуыздың функционалдығын сақтау үшін физиологиялық және құрылымдық бейімделуге ұшырауы керек. Актин – әртүрлі жасушалық функциялар үшін қажетті ақуыз. α-актин бұлшық ет талшықтарының негізгі құрауышы болып табылады және көптеген түрлерде жоғары сақталған. Кейбір терең теңіз балықтары α-актинінің жұмыс механизмін өзгерту арқылы қысымға төзімділікті дамытқан. 5000 метрден тереңде тіршілік ететін C. armatus және C. yaquinae сияқты түрлердің белсенді орындарында α-актиннің ерекше өзгерістері бар, ол бұлшық ет талшықтарының негізгі құрауышы болып табылады. Бұл ерекше өзгерістер, C. armatus-тан Q137K және V54A немесе C. yaquinae-ден I67P, қысымға төзімділікке үлкен маңызға ие деп болжанады. Терең теңіздегі балықтардың актиндерінде теңіздің үстіңгі аймақтарында тіршілік ететін балықтарға қарағанда тұздық байланыстардың көп екені анықталды. ТМАО ақуыздарды жоғары гидростатикалық қысымнан қорғай алатындықтан, осмолиттік реттелу терең теңіз балықтарының жоғары гидростатикалық қысымға төзімділігі үшін маңызды бейімделу болып табылады. Терең теңіздегі организмдер мұхиттың тереңдігінде тіршілік ету және даму үшін молекулалық бейімделулерге ие. Мариан хадальды шұбар балығы Остеокальцин (көрпе) генінде өзгеріске ұшырады, онда геннің ертерек тоқтауы анықталды. Бұл 1953 жылы Джордж Э.Р. Диконның "Навигация журналында" жариялаған мәлімдемесіне негізделген жалпы қате түсінік және негізінен сол кездегі теңіз түбінің батиметриясының жеткіліксіздігімен байланысты. Айға басып келген адамдардың саны мұхиттың ең терең жеріне барғандардан көп деген ой да қиын және қауіпті. Тіпті мезопелагикалық аймақтағы қысым да дәстүрлі зерттеу әдістері үшін тым жоғары, сондықтан терең теңізді зерттеу үшін баламалы тәсілдер қажет. Океанның тереңдігін зерттеу үшін қолданылатын үш әдіс – жеммен жабдықталған камера станциялары, кішкентай адамды тасымалдайтын суасты кемелері және ROV (қашықтан басқарылатын аппараттар). Бұл аймақты зерттеудің қиындығы мен қымбаттығының салдарынан, қазіргі білім шектеулі. Қысым әр 10 метрге шамамен бір атмосфераға артады, яғни теңіздің кейбір терең аймақтарында қысым 1000 атмосферадан асып кетуі мүмкін. Бұл тереңдікке механикалық көмексіз жетуді қиынға соқтырады, сонымен қатар бұл аймақтарда тіршілік ететін организмдерді зерттеуге тырысқанда да қиындық тудырады, себебі олардың жасушалық химиясы осындай зор қысымға бейімделген болады.
Deep sea fish have different adaptations in their proteins, anatomical structures, and metabolic systems to survive in the Deep sea, where the inhabitants have to withstand great amount of hydrostatic pressure. While other factors like food availability and predator avoidance are important, the deep sea organisms must have the ability to maintain well regulated metabolic system in the face of high pressures. In order to adjust for the extreme environment, these organisms have developed unique characteristics. Proteins are affected greatly by the elevated hydrostatic pressure, as they undergo changes in water organization during hydration and dehydration reactions of the binding events. This is due to the fact that most enzyme ligand interactions form through charged or polar non charge interactions. Because hydrostatic pressure affects both protein folding and assembly and enzymatic activity, the deep sea species must undergo physiological and structural adaptations to preserve protein functionality against pressure. Actin is a protein that is essential for different cellular functions. The α actin serves as a main component for muscle fiber, and it is highly conserved across numerous different species. Some Deep sea fish developed pressure tolerance through the change in mechanism of their α actin. In some species that live in depths greater than 5000m, C. armatus and C. yaquinae have specific substitutions on the active sites of α Actin, which serves as the main component of muscle fiber. These specific substitutions, Q137K and V54A from C. armatus or I67P from C. yaquinae are predicted to have importance in pressure tolerance. It was found that deep sea fish have more salt bridges in their actins compared to fish inhabiting the upper zones of the sea. Due to the ability of TMAO being able to protect proteins from high hydrostatic pressure destabilizing proteins, the osmolyte adjustment serves are an important adaptation for deep sea fish to withstand high hydrostatic pressure. Deep sea organisms possess molecular adaptations to survive and thrive in the deep oceans. Mariana hadal snailfish developed modification in the Osteocalcin(burlap) gene, where premature termination of the gene was found. This is a common misconception based on a 1953 statement by George E. R. Deacon published in the Journal of Navigation, and largely refers to the scarce amount of seafloor bathymetry available at the time. The similar idea that more people have stood on the moon than have been to the deepest part of the ocean is likewise problematic and dangerous. Pressures even in the mesopelagic become too great for traditional exploration methods, demanding alternative approaches for deep sea research. Baited camera stations, small manned submersibles, and ROVs (remotely operated vehicles) are three methods utilized to explore the ocean's depths. Because of the difficulty and cost of exploring this zone, current knowledge is limited. Pressure increases at approximately one atmosphere for every 10 meters meaning that some areas of the deep sea can reach pressures of above 1,000 atmospheres. This not only makes great depths very difficult to reach without mechanical aids, but also provides a significant difficulty when attempting to study any organisms that may live in these areas as their cell chemistry will be adapted to such vast pressures.