Абиссальная зона океана: глубина и жизнь в вечной темноте.

Введение

Глубокий слой океана между 4000 и 9000 метров.

Абиссальная зона, или абиссопелагическая зона, – это слой пелагической зоны океана. Слово «абисс» происходит от греческого слова ἄβυσσος, что означает «бездонный». Эта зона погружена в вечную темноту. Она покрывает 83% общей площади океана и 60% поверхности Земли. Температура в абиссальной зоне в основном стабильна на протяжении большей части её объёма. Давление воды может достигать. Поскольку света нет, растения не производят кислород, который поступает главным образом из льда, растаявшего в полярных регионах. Вода у дна этой зоны фактически лишена кислорода, что делает её смертельной ловушкой для организмов, не способных быстро подняться в обогащённые кислородом верхние слои воды или выжить в условиях низкого содержания кислорода. Этот регион также содержит гораздо более высокую концентрацию питательных веществ, таких как азот, фосфор и кремнезем, из-за большого количества мёртвого органического материала, опускающегося из вышележащих океанских зон и разлагающегося. Выше находится батиальная зона. Ранее спускаться на эти глубины могли только батискаф «Триест», дистанционно управляемый подводный аппарат «Кайко» и «Нереус». Однако, по состоянию на 25 марта 2012 года, аппарат «Deepsea Challenger» смог достичь глубины 10 898,4 метра (35 756 футов).

Экосистема

Относительная скудность первичных продуцентов означает, что большинство организмов, обитающих в абиссальной зоне, зависят от морского снега, опускающегося из верхних океанических слоев. Биомасса абиссальной зоны фактически возрастает вблизи дна, поскольку большая часть разлагающегося материала и детрита скапливается на морском дне. Состав абиссальной равнины зависит от глубины морского дна. На глубинах до 4000 метров морское дно обычно состоит из известковых раковин фораминифер, зоопланктона и фитопланктона. На глубинах более 4000 метров раковины растворяются, оставляя после себя дно, состоящее из бурой глины и кремнезёма, образованного из останков отмершего зоопланктона и фитопланктона.

Биологические адаптации

Организмы, обитающие на такой глубине, должны были эволюционировать, чтобы преодолеть вызовы, создаваемые абиссальной зоной. Рыбы и беспозвоночные должны были развить способность выдерживать экстремальный холод и огромное давление, характерные для этого уровня. Им также пришлось найти способы охоты и выживания в постоянной темноте и, одновременно, процветать в экосистеме с меньшим количеством кислорода и биомассы, источников энергии и добычи, чем в верхних зонах. Чтобы выжить в регионе с ограниченными ресурсами и низкими температурами, многие рыбы и другие организмы развили значительно замедленный метаболизм и нуждаются в меньшем количестве кислорода, чем их сородичи из верхних зон. Многие животные также двигаются очень медленно, чтобы экономить энергию. Их скорость размножения также очень низкая, чтобы уменьшить конкуренцию и сохранить энергию. Животные здесь обычно имеют эластичные желудки и рты, чтобы, когда удается найти редкую добычу, они могли потреблять как можно больше. Другие вызовы, с которыми сталкивается жизнь в абиссальной зоне, – это давление и темнота, обусловленные глубиной. Многие организмы, обитающие в этой зоне, эволюционировали, чтобы минимизировать внутренние воздушные полости, такие как плавательные пузыри. Эта адаптация помогает им защититься от экстремального давления, которое может достигать около 75 МПа (11 000 psi). Отсутствие света также привело к развитию различных адаптаций, таких как большие глаза или способность производить собственный свет (биолюминесценция). Большие глаза позволяют обнаруживать и использовать любой доступный свет, каким бы слабым он ни был. Из-за недостатка света сложные узоры и яркие цвета не нужны. Большинство видов рыб эволюционировали, чтобы быть прозрачными, красными или черными, чтобы лучше маскироваться в темноте и не тратить энергию на развитие и поддержание ярких или сложных окрасок. Есть также животные, которые проводят время в верхней части абиссальной зоны, некоторые из которых иногда спускаются и в батиальную зону, расположенную выше. Хотя существует множество различных видов рыб, представляющих различные группы и классы, такие как Actinopterygii (лучепёрые рыбы), не известно ни одного представителя класса Chondrichthyes (акулы, скаты и химеры), для которого абиссальная зона была бы основной или постоянной средой обитания. Неизвестно, связано ли это с ограниченными ресурсами, доступностью энергии или другими физиологическими ограничениями. Большинство видов Chondrichthyes спускаются не глубже батиальной зоны. Треногая рыба (Bathypterois grallator): Ее среда обитания – дно океана, обычно на глубине около 4720 м ниже уровня моря. От ее тазовых и хвостовых плавников отходят длинные костные лучи. Она стоит неподвижно на этих лучах, обращаясь лицом к течению. Когда она чувствует приближение пищи, она использует свои большие грудные плавники, чтобы оглушить ничего не подозревающую добычу и направить ее в рот. Каждый представитель этого вида обладает как мужскими, так и женскими репродуктивными органами, поэтому, если не удается найти партнера, он может самооплодотвориться. Осьминог Дамбо: Этот осьминог обычно обитает на глубине от 1000 до 7000 метров, глубже, чем любой другой известный осьминог. Он использует плавники на голове, похожие на хлопающие уши, чтобы зависать над морским дном в поисках пищи. Он использует свои щупальца, чтобы менять направление или ползать по морскому дну. Чтобы противостоять огромному давлению абиссальной зоны, этот вид осьминога потерял свой чернильный мешок в процессе эволюции. Он также использует свои присоски, имеющие структуру нитей, чтобы обнаруживать хищников, пищу и другие аспекты окружающей среды. Кусковый угорь (род Bassozetus): Нет известных рыб, которые живут на глубине больше, чем кусковый угорь. Глубина обитания кусковых угрей может достигать 8370 метров ниже уровня моря. Брюшные плавники этого животного – это специализированные органы, похожие на усики, которые служат органами чувств. Кусковые угри издают звуки для спаривания. У самцов кусковых угрей есть две пары звуковых мышц, а у самок – три. Абиссальный гренадер: Этот обитатель абиссальной зоны известен тем, что обитает на глубине от 800 до 4000 метров. У него очень большие глаза, но маленький рот. Считается, что это семельпаровый вид, то есть он размножается только один раз, а затем умирает. Это рассматривается как способ сохранения энергии и повышения шансов на рождение здорового и сильного потомства. Такая репродуктивная стратегия может быть очень полезной в условиях низкой энергии, таких как абиссальная зона. Pseudoliparis swirei: марианский удильщик или марианский хадальный удильщик – это вид удильщиков, обитающий на хадальных глубинах в Марианской впадине в западной части Тихого океана. Он известен тем, что встречается на глубине от 6198 до 8076 м (20 335–26 496 футов), включая образец, пойманный на глубине 7966 м (26 135 футов), что, возможно, является рекордом для рыбы, пойманной на дне океана.

Organisms that live at this depth have had to evolve to overcome challenges provided by the abyssal zone. Fish and invertebrates had to evolve to withstand the sheer cold and intense pressure found at this level. They also had to not only find ways to hunt and survive in constant darkness but to thrive in an ecosystem that has less oxygen and biomass, energy sources or prey, than the upper zones. To survive in a region with so few resources and low temperatures, many fish and other organisms developed a much slower metabolism and require much less oxygen than those in upper zones. Many animals also move very slowly to conserve energy. Their reproduction rates are also very slow, to decrease competition and conserve energy. Animals here typically have flexible stomachs and mouths so that when scarce prey are found they can consume as many as possible.]] Other challenges faced by life in the abyssal zone are the pressure and darkness caused by the zone’s depth. Many organisms living in this zone have evolved to minimize internal air spaces, such as swim bladders. This adaptation helps to protect them from the extreme pressure, which can reach around 75 MPa (11,000 psi). The absence of light also spawned many different adaptations, such as having large eyes or the ability to produce their own light (bioluminescence). Large eyes would allow the detection and use of any light available, no matter how small. Due to this lack of light, complex designs and bright colors are not needed. Most fish species have evolved to be transparent, red, or black so they better blend in with the darkness and don't waste energy on developing and maintaining bright or complex designs. There are also animals that spend their time in the upper portion of the abyssal zone, some of which even occasionally spend time in the zone directly above, the bathyal zone. While there are a number of different fish species representing many different groups and classes, like Actinopterygii (ray finned fish), there are no known members of the class Chondrichthyes (animals such as sharks, rays, and chimaeras) that make the abyssal zone their primary or constant habitat. Whether this is due to the limited resources, energy availability, or other physiological constraints is unknown. Most Chondrichthyes species only go as deep as the bathyal zone. Tripod fish (Bathypterois grallator): Their habitat is along the ocean floor, usually around 4,720 m below sea level. Their pelvic fins and caudal fin have long bony rays protruding from them. They face the current while standing still on their long rays. Once they sense food nearby, they use their large pectoral fins to hit the unsuspecting prey towards their mouth. Each member of this species has both male and female reproductive organs so that if a mate cannot be found, they can self fertilize. Dumbo octopus: This octopus usually lives at a depth between 1,000 to 7,000 meters, deeper than any other known octopus. They use the fins on top of their head, which look like flapping ears, to hover over the sea floor looking for food. They use their arms to help change directions or crawl along the seafloor. To combat the intense pressure of the abyssal zone, this octopus species lost its ink sac during evolution. They also use their strand like structured suction cups to help detect predators, food, and other aspects of their environment. Cusk eel (Genus Bassozetus): There are no known fish that live at depths greater than the cusk eel. The depth of the cusk eel habitat can be as great as 8,370 meters below sea level. This animal's ventral fins are specialized forked barbel like organs that act as sensory organs. Cusk eels produce sounds to mate. Male cusk eels have two pairs of sonic muscles, while female cusk eels have three. Abyssal grenadier: This resident of the abyssal zone is known to live at a depth ranging from 800 and 4,000 meters. It has extremely large eyes, but a small mouth. It is thought to be a semelparous species, meaning it only reproduces once and then dies after. This is seen as a way for the organism to conserve energy and have a higher chance of having some healthy strong children. This reproductive strategy could be very useful in low energy environments such as the abyssal zone. Pseudoliparis swirei: the Mariana snailfish or Mariana hadal snailfish, is a species of snailfish found at hadal depths in the Mariana Trench in the western Pacific Ocean. It is known from a depth range of 6,198–8,076 m (20,335–26,496 ft), including a capture at 7,966 m (26,135 ft), which is possibly the record for a fish caught on the seafloor.

Опасения по поводу окружающей среды

Изменение климата оказало негативное влияние на абиссальную зону. Из-за глубины зоны, повышение глобальных температур не влияет на нее так быстро или резко, как на остальной мир, но зона все же страдает от подкисления океана. В этой зоне также присутствуют загрязняющие вещества, такие как пластик. Пластик особенно вреден для абиссальной зоны, поскольку организмы, обитающие там, эволюционировали, чтобы есть или пытаться есть все, что движется или напоминает детрит, что приводит к потреблению пластика вместо питательных веществ. И подкисление океана, и загрязнение уменьшают и без того небольшую биомассу, обитающую в абиссальной зоне. Еще одна проблема, вызванная деятельностью человека, – это перелов рыбы. Даже если рыболовство не ведется непосредственно вблизи абиссальной зоны, оно все равно может нанести вред в более глубоких водах. Абиссальная зона зависит от опускающихся на морское дно мертвых организмов из верхних слоев океана, поскольку в экосистеме отсутствуют продуценты из-за недостатка солнечного света. По мере сокращения численности рыб и других животных в океане, частота и количество мертвой органической материи, достигающей абиссальной зоны, уменьшается. Глубоководная добыча полезных ископаемых может представлять угрозу для абиссальной зоны в будущем. Переговоры и планирование этой отрасли уже ведутся. Глубоководная добыча может оказаться катастрофической для этой крайне хрупкой экосистемы, поскольку сопряжена с множеством экологических рисков, связанных с добычей минералов на больших глубинах. Добыча может увеличить загрязнение не только абиссальной зоны, но и океана в целом, а также физически разрушить места обитания и морское дно.