Кіріспе

Мұхит түбінің сутек сульфиді, метан және басқа да көмірсутектерге бай сұйықтықтардың шығуы орын алатын аймағы. Суық сіңу (кейде суық буланақ деп аталады) – сутек сульфиді, метан және басқа да көмірсутектерге бай сұйықтықтардың мұхит түбінен шығуы, көбінесе тұзды көл түрінде кездеседі. "Суық" термині шығатын сұйықтың температурасы қоршаған теңіз суынан төмен екенін білдірмейді, керісінше, оның температурасы көбінесе сәл жоғары болады. Бұл "суықтық" гидротермальдық буланақтың өте жоғары температурасымен (кем дегенде 60 °C (140 °F)) салыстырылады. Суық сіңулер – бірнеше эндемикалық түрлерді қамтитын биом құрайды. Суық сіңулер уақыт өте келе ерекше топографиялық пішін қалыптастырады, онда метан мен теңіз суы арасындағы әрекеттесулер карбонатты тау жыныстарын және рифтерді жасайды. Бұл әрекеттесулер бактериялық белсенділікке де байланысты болуы мүмкін. Икаит, сулы кальций карбонаты, суық сіңулерде метанның тотығуымен байланысты болуы мүмкін.

Түрлері

Салқын сіңудің түрлерін тереңдігіне қарай, қалың емес және терең салқын сіңу деп ажыратуға болады. Метанды аэробты және анаэробты теңіз түбіндегі тіршілік етушілердің тұтынуы "бентофильтр" деп аталады. Бұл сүзгінің бірінші бөлігі - теңіз түбінде метанды анаэробтық тотығу (AOM) арқылы тұтынатын анаэробты бактериялар мен археялар.

Тарату

1983 жылы Чарльз Пауль және оның әріптестері Мексика шығанағындағы Флорида жартасынан белгілі бір тереңдікте суық сіңіп кету орындарын тапты. Содан бері әлемдік мұхиттардың көптеген бөліктерінде суық сіңіп кету орындары табылды. Көбісі бес биогеографиялық аймаққа топтастырылған: Мексика шығанағы, Атлант мұхиты, Жерорта теңізі, Шығыс және Батыс Тынық мұхиттары, Солтүстік мұхиты, Солтүстік теңізі, Скагеррак, Каттегат, Калифорния шығанағы, Қызыл теңіз, Үнді мұхиты, оңтүстік Австралия жағалаулары және Каспий теңізінің ішкі сулары. Тынық мұхитының солтүстік-батысында 2015 жылы «Пифия оазисі» деп аталатын суық сіңіп кету орны табылды. Оңтүстік мұхитта метан сіңіп кету орнының жақында табылуымен, суық сіңіп кету орындары енді барлық ірі мұхиттарда белгілі болды. Каттегат теңізінде метан сіңіп кету орындары «көпіршікті рифтер» деп аталады және әдетте 4 км тереңдікте орналасқан, ал солтүстік Калифорния жағалауында олар 5 км-ге дейін тереңдікте кездеседі. Қазіргі кездегі суық сіңіп кету орындарынан басқа, әлемнің әртүрлі аймақтарында ежелгі сіңіп кету жүйелерінің қазба қалдықтары да табылды. Олардың кейбіреулері бұрын тарихи мұхиттармен жабылған жерлердің ішкі бөлігінде орналасқан.

Ашылғандар

Мексика шығанағының химиосинтездік қауымдастықтары 1990 жылдардан бері жан-жақты зерттелді, ал жоғарғы беткейде алғаш рет табылған қауымдастықтар әлемдегі ең жақсы зерттелген сіңу қауымдастықтары болуы мүмкін. Осы керемет жануарлардың тарихы 1980 жылдардан бері жазылған. Әр маңызды жаңалық күтпеген болып келді – әлемдегі алғашқы гидротермальдық қайнарлардың табылуынан бастап, Мексика шығанағындағы алғашқы суық сіңу орындарына дейін. Өте баяу сіңіп кету орындары күрделі химиосинтездік қауымдастықтарды қолдамайды, олар көбінесе қарапайым микробтық қабаттарды (Beggiatoa sp.) ғана қамтиды. Қазіргі уақытта 43 Сыртқы континенттік шельф (СКС) блогында 50-ден астам қауымдастық бар екені белгілі. Зерттеулер Мексика шығанағында, әсіресе 1000 м-ден аса тереңдікте, мұнайдың кең таралған табиғи сіңуін растады. (MacDonald, 1998b) болжамы бойынша, гидраттың өзгеру динамикасы биогеохимиялық процестерді күшейту үшін көмірсутектік газдардың шығарылуын реттеу механизмі ретінде маңызды рөл атқара алады және қауымдастықтың тұрақтылығына да елеулі үлес қосуы мүмкін. Кейбір аймақтарда, мысалы, Буш-Хилл (500 м тереңдікте 4–5 °C) су түбінің температурасының бірнеше градусқа өзгеруі гидраттың ыдырауына алып келеді, нәтижесінде газ ағындары артады (MacDonald және авторлар, 1994). Океан орталық жоталарындағы вулканизмдей деструктивті болмаса да, гидраттың пайда болуы мен қозғалысының динамикасы сіңу кедергісінің құрамына кіретін сессильді жануарларға әсер етеді. Жер астындағы гидраттың толық қабатының күйреуі және жергілікті химиосинтездік фауна қауымдастығына елеулі әсер етуі мүмкін катастрофалық оқиғаның болуы мүмкін. 2011 жылы Кадис шығанағының лай вулкандыларынан жиналған химиосимбиотикалық екіқабаттылар зерттелді. АҚШ-тың шығыс жағалауындағы және Лаурентиялық желпуіштегі, сондай-ақ Гвинея шығанағындағы потенциалды сіңу орындары сияқты жаңа аумақтарды зерттеу қажет. Бұдан бөле, симбиозды зерттеулер химиялық аутотрофты бактериялармен, Vesicomyidae және Lucinidae екіқабаттыларындағы күкірт тотықтырғыштармен және Siboglinidae түтік құрттарымен байланыстарды анықтады, сондай-ақ шағын Mytilidae-мен симбиозда өмір сүретін бактериялардың ерекше әртүрлілігін көрсетті. Жерорта теңізінің сіңу орындары мегафауна түрлерінің байлығымен (мысалы, гастроподтар) немесе кейбір түрлердің (мысалы, губкалар – Rhizaxinella pyrifera және қабылдақтар – Chaceon mediterraneus) ерекше мөлшерімен сипатталатын бай мекен ортасы болып табылады, бұл олардың негізгі өкілдерімен салыстырғанда бай. Бұл терең шығыс Жерорта теңізінің макро және мегафаунасының аз санымен және әртүрлілігімен қарама-қарсы. Жерорта теңізіндегі ендемиялық химиосинтездік түрлер мен олармен байланысты фаунаны қамтитын сіңу қауымдастықтары әлемдегі басқа сіңу қауымдастықтарынан түрлер деңгейінде ғана емес, сонымен қатар үлкен екіқабатты тұқымдастар Калиптогена немесе Батимодиолустың жоқтығымен де ерекшеленеді. Мессиниялық дағдарыстан кейін Жерорта теңізінің Атлант мұхитынан оқшаулануы ерекше қауымдастықтардың дамуына әкелді, олардың құрамы мен құрылымы Атлант мұхитындағылардан өзгеше болуы мүмкін. Келесі экспедициялар әртүрлі аймақтардағы мекен орталарын сандық түрде үлгілеуді қамтыды, Жерорта теңізінен бастап Нилдің шығыс терең теңіз желпуіштеріне дейін. Сондай-ақ, химиялық синтезге негізделген қауымдастықтар табылды, олар шығыс Жерорта теңізінің суық сіңу орындарындағы симбионттарды тасымалдайтын фаунаға ұқсас.

Батыс Тынық мұхит

Жергілікті алюминий Оңтүстік Қытай теңізінің солтүстік-шығыс континенттік еңісіндегі суық сіңулерде де кездеседі, сондай-ақ Чэнь және басқалар (2011) осы туралы хабарлаған.

Анықтау

Тәжірибе жинақталуының нәтижесінде, әсіресе Мексика шығанағындағы жоғарғы континенттік беткейде түтік құрттарының қауымдастықтарын сәтті болжау үрдісі жақсарып келеді; алайда, химиялық синтез қауымдастықтарын геофизикалық әдістерді қолдану арқылы сенімді түрде тікелей анықтау мүмкін емес. Химосинтездік қауымдастықтардың (Гуаймас бассейні) өмір сүруіне жағдай жасайтын көмірсутектік сіңулер геологиялық сипаттамаларды қашықтықтан анықтауға болатын тәрізде өзгертеді, бірақ белсенді сіңу мен тірі қауымдастықтардың болу мерзімі әрқашан белгісіз болып қалады. Бұл белгілі шөгінді өзгерістеріне (1) микронодулдар, түйіндер немесе тау жыныстары түріндегі аутигенді карбонаттың шөгіндіруі; (2) газ гидраттарының қалыптасуы; (3) қабық сынықтары және қабаттары сияқты қатты химиялық синтездейтін организмдердің қалдықтарын шоғырландыру арқылы шөгінді құрамының өзгеруі; (4) интерстициалды газ көпіршіктерінің немесе көмірсутектердің пайда болуы; және (5) газ шығару арқылы ойыстардың немесе покмарктардың қалыптасуы жатады. Бұл ерекшеліктер дыбыстық эффекттерге, мысалы, сүрту аймақтарына (эхо жоқ), қатты түбіне (күшті рефлексиялық эхо), жарқын нүктелерге (рефлексияны күшейткен қабаттар) немесе резонансты қабаттарға (Behrens, 1988; Roberts and Neurauter, 1990) әкеледі. Әртүрлі геофизикалық өзгерістерді мұқият интерпретациялау арқылы көптеген қауымдастықтардың болу мүмкіндігі бар жерлерді анықтауға болады, бірақ бүгінгі күнге дейін бұл процесс толыққанды емес және тірі қауымдастықтарды растау үшін тікелей визуалды әдістер қажет. Хоккайдоның кредалық, Хонсюдың палеоген, Солтүстік Италияның неоген және Калифорнияның плейстоцен дәуірлері. Бұл қазба суық сіңу орындары сақталған жағдайда дөңгелек тәрізді топографиямен, кедір-бұдыр кристалды карбонаттармен және моллюскалар мен брахиоподтардың көптігімен сипатталады.

Қоршаған ортаға әсері

Қазіргі таңда суық сіңірулі экожүйелер мен олардың қоғамдастықтарына ең үлкен қауіп төндіретін факторлар – теңіз түбіндегі қоқыстар, химиялық ластаушылар және климаттың өзгеруі. Теңіз түбіндегі қоқыстар бұрыннан жоқ қатты субстратты жасау арқылы немесе шөгінділерді жабу арқылы мекендеу ортасын өзгертеді, соның салдарынан газ алмасуына кедеріл келіп, теңіз түбіндегі организмдерге зиян келтіреді. Жерорта теңізіндегі теңіз қоқыстарын зерттеуге континенттік шельф, беткей және батиальді жазықтықтағы теңіз түбіндегі қалдықтарды зерттеу кіреді. Көптеген зерттеулерде пластик заттар қалдықтардың басым бөлігін құрайды, кейде олардың жалпы санының 90% немесе одан да көп бөлігін құрайды, себебі олардың кең таралған қолданылуы және нашар ыдырауына байланысты. Сонымен қатар, қару-жарақ пен бомбалар да теңізге тасталған, ал оларды ашық суларға тастау теңіз түбінің ластануына себеп болады. Бентостық фаунаға тағы бір маңызды қауіп – жоғалған балық аулау құралдары, мысалы, торлар мен ұзын сымдар, олардың салдарынан «көлеңке балық аулау» пайда болады және суық су коралдары сияқты нәзік экожүйелерге зиян келтіруі мүмкін. Тұрақты органикалық ластаушылар, улы металдар (мысалы, Hg, Cd, Pb, Ni), радиоактивтік қосылыстар, пестицидтер, гербицидтер және фармацевтикалық препараттар сияқты химиялық ластаушылар да терең теңіз шөгінділерінде жинақталады. Топография (мысалы, каньондар) және гидрография (мысалы, каскадтық құбылыстар) осы химиялық заттарды жағалаудан және шельфтен терең бассейндерге тасымалдау және жинақтауда маңызды рөл атқарады, бұл жергілікті фаунаға әсер етеді. Жақында жүргізілген зерттеулер коммерциялық Aristeus antennatus шағында диоксиндердің және мезопелагикалық және батипелагикалық жұмсақ денелілерде тұрақты органикалық ластаушылардың жоғары деңгейде екенін анықтады. Климаттық процестер мен климаттың өзгеруі каскадтық құбылыстардың жиілігі мен қарқындылығына әсер етеді, ал бұл кенті аймақтағы фаунаға қандай әсер ететіні әлі белгісіз. Климаттың өзгеруінің тағы бір салдары – жер бетіндегі судан теңіз түбіне энергия тасымалдануымен байланысты. Біріншілік өндіріс күнге шағылысу, су температурасы, су массаларының қабаттасуы және басқа да факторларға байланысты жер бетіндегі қабаттарда өзгереді, бұл терең теңіз түбіне дейін азық тізбегіне әсер етеді, ол органикалық заттардың мөлшері, сапасы және уақытындағы өзгерістерге ұшырайды. Коммерциялық балық аулау терең суларға көшкен сайын, бұл факторлардың барлығы суық сіңірулі және жалпы терең теңіздегі организмдердің қоғамдықтары мен популяцияларына әсер етеді.