Хадальные желоба — это самые глубокие и загадочные районы Мирового океана, простирающиеся на глубины свыше 6000 метров, где давление и условия кажутся враждебными для жизни. Однако последние экспедиции, проведённые с использованием современных человеко-управляемых подводных аппаратов, кардинально изменили наше представление о том, как живые организмы приспосабливаются и процветают в этих экстремальных зонах. Одним из самых впечатляющих открытий стали обширные сообщества хемосинтетической жизни, обнаруженные на дне Курильско-Камчатского и западного Алеутского желобов. Эти сообщества, основанные на процессах хемосинтеза, составляют уникальные экосистемы, которые поддерживаются не за счёт фотосинтеза, а за счёт химических взаимодействий, в частности, окисления естественных выбросов углеводородов, накапливающихся в осадках. Хемосинтетические сообщества формируются вокруг источников гидрогенсульфида и метана, которые выходят из трещин и разломов, находящихся в глубоких слоях осадков.
Такие среды создают условия для микробиальных процессов, при которых метан продуцируется в глубоких, анаэробных слоях в результате микробного восстановления углекислого газа. Важной составляющей этих экосистем являются трубочники (семейство Siboglinidae) и двустворчатые моллюски (Bivalvia), которые доминируют в найденных сообществах. Их плотность достигает рекордных значений, с тысячами особей на квадратный метр, что свидетельствует о высоком уровне продуктивности на столь экстремальных глубинах. Одно из ключевых открытий связано с глубочайшими участками Курильско-Камчатского желоба, где колонии трубочников найдены на глубинах свыше 9 500 метров. Эти зоны, расположенные около геологических разломов, демонстрируют уникальное распределение видов и разнообразие биоценозов.
На таких огромных пространствах длиной до 2500 километров, от 5 800 до 9 533 метров глубиной, обитают многочисленные хемосинтетические сообщества, что позволяет говорить о существовании обширной и связной экосистемы, адаптированной к условиям глубокого мрака и высокого давления. Исследования изотопного состава газов, связанных с этими источниками, подтверждают микробное происхождение метана, что свидетельствует о важной роли микроорганизмов в поддержании жизни в этих областях. Метан, образующийся в результате микробного восстановления CO2, накапливается в виде растворенной формы и гидратов метана, зачастую не образуя газовой фазы. По условиям давления и температуры на дне этих желобов, гидраты метана обладают высокой устойчивостью, что создаёт своеобразный резервуар химической энергии, доступной для хемосинтетических организмов. Формирование таких холодных источников в глубинах хадальных зон имеет ряд отличий от аналогичных систем на менее глубоких участках океана.
В то время как на склонах аккреционных призматов жидкости движутся вновь поднимаясь вдоль сдвигов и разломов на расстояния в несколько сотен и тысяч метров, на дне желобов процессы связаны с накоплением большого количества органического вещества, которое поступает с поверхности океана и из окружающих склонов посредством гравитационных потоков и морских оползней. Эти осадки создают анаэробные условия, способствующие микробному метаногенезу. Сжатие и движение горных пород в субдукционной зоне способствуют горизонтальной миграции метановых растворов под слоями осадков, а разломы и сколы в литосфере служат путями для выхода этих газов на морское дно. Благодаря этим условиям, на дне хадальных желобов возникает система природных фильтров и энергетических узлов, поддерживающих жизнь весьма необычных экосистем. Помимо трубочников и моллюсков, в сообществах встречаются многочисленные виды свободноживущих многощетинковых червей и различных ракообразных, что указывает на сложные пищевые сети, зависящие от химического синтеза.
Наличие таких экосистем также меняет представления о роли химической энергии в глубинах океана, где ранее считалось, что большинство жизни питается за счёт органического вещества с поверхности. Данное открытие расширяет понимание экстремофильной жизни и свидетельствует о гораздо большей биологической активности в местах, где геология и химия создают уникальные условия для метаболизма. Это имеет важные последствия для изучения глобального углеродного цикла, так как такие системы могут удерживать значительные запасы углерода в форме метана и других углеводородов на долгие геологические периоды. Наличие метановых гидратов и высокая концентрация этих элементов на дне хадальных зон указывают на важную биогеохимическую роль таких экосистем в перераспределении углерода и энергии в глубинах океана. Кроме того, эти результаты подчеркивают необходимость включения процессов, протекающих в хадальных экосистемах, в глобальные климатические и биогеохимические модели.
Учитывая потенциальную распространённость подобных систем в других глубоководных желобах мира с подобной геологической структурой, роль хемосинтеза и микробного метаногенеза в планетарном масштабе может оказаться значительно более значимой, чем это предполагалось ранее. Технические достижения в морских исследованиях, особенно использование глубоководных человеко-управляемых аппаратов и передовых аналитических методов, позволили впервые документировать и изучать эти экосистемы в таком уровне детализации. Научные экспедиции, проведённые в 2024 году, предоставили уникальные видеоматериалы, образцы и данные, которые будут служить основой для будущих исследований по адаптациям жизни в экстремальных условиях и развитию биотехнологий, связанных с глубоководной биосферой. В свете этих открытий, можно утверждать, что жизнь в глубоководных хадальных желобах не только существует, но и процветает на основе комплексных экологических связей и химических процессов. Это открытие не только меняет привычные научные парадигмы о границах жизни на Земле, но и открывает новую страницу в изучении биосферы планеты, расширяя горизонты поисков жизни на других космических телах, где условия могут быть аналогично экстремальными.
Таким образом, фауна и микрофлора самых глубоких участков Мирового океана представляют собой уникальные экосистемы, где за счёт хемосинтеза происходит формирование сложных сообществ, обогащающих биологическое разнообразие и участвуя в глобальных циклах углерода. Их изучение не только способствует пониманию природы жизни в экстремальных условиях, но и поднимает важные вопросы о влиянии глубоководных процессов на климат и биогеохимию нашей планеты. Будущие исследования обещают раскрыть ещё более удивительные аспекты жизни в глубинах океанов, открывая новые научные горизонты и возможности для экологической и биотехнологической науки.
