Кіріспе

Мұхиттың ең төменгі қабаты – фильмдер.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.