Адаальные желоба — это одни из наименее исследованных и самых загадочных мест на нашей планете. Их глубины превышают шесть километров, и условия здесь предельно суровы: огромное давление, полная темнота, низкие температуры и практически полное отсутствие органического питания. Тем не менее, недавние научные экспедиции доказали, что именно в этих экстремальных условиях процветают уникальные сообщества жизни, основанные на хемосинтезе. Эти сообщества существенно меняют наши представления о пределах возможного существования живых организмов и играют важную роль в биогеохимических процессах глубинных океанических экосистем. В течение лет исследователи выдвигали гипотезы о существовании хемосинтетических сообществ на самых больших глубинах адаальных желобов, однако реальных наблюдений было крайне мало.
Необычайно важным прорывом стала публикация результатов исследований, осуществленных в 2024 году, когда с помощью глубоководного пилотируемого аппарата Fendouzhe были обнаружены широко распространённые сообщества, живущие за счёт химической энергии, в Курило-Камчатском и западном Алеутском желобах. Эти сообщества простирались на протяжённость около 2500 километров, на глубинах от 5800 до 9533 метров, что является рекордом по глубине для известных подобных экосистем на Земле. Основу этих экосистем составляют представители семейства Siboglinidae — трубчатые черви, а также двустворчатые моллюски. Жизнь в этих сообществах поддерживается выходами газов, богатых на сероводород и метан, которые поступают через геологические разломы, проходящие в глубоких осадочных слоях желобов. Проводимые изотопные анализы подтверждают, что метан здесь образуется биотическим путём — микробным восстановлением углекислого газа, получаемого из органического вещества осадков.
Открытие таких масштабных хемосинтетических сообществ в пределах самых глубоких океанических глубин меняет устоявшиеся модели представлений о жизни в экстремальных условиях. Ранее считалось, что питающиеся органическим материалом организмы в таких глубинах существенно ограничены по численности из-за дефицита энергии. Новые данные указывают, что химическая энергия, раскрытая в рамках этих сообществ, является важной и ранее недооценённой составляющей пищевых сетей и биоограничений в глубоком океане. Курило-Камчатский и западный Алеутский желоба геологически активны и образовались в результате субдукции океанической плиты под континентальную. Эта зона характеризуется присутствием многочисленных разломов и высоким сейсмическим активностью, что способствует выходу химически богатых жидкостей и газов на дно моря.
Особенно интересными оказались районы на глубинах около 9500 метров, где обнаружены густые колонии сибоглинид, длина трубок которых достигает 20–30 см, а диаметр около миллиметра. В ассоциации с ними находятся различные виды полихет, моллюсков и микроорганизмов, образующих микробные маты. Особое внимание уделялось изучению происхождения метана, поддерживающего эти сообщества. Исходя из анализа углеродных и водородных изотопных соотношений газа, было установлено, что метан продуцируется путем микробного восстановления углекислого газа, а не иначе как термогенным путем. Такая биогенная природа указывает на активность глубокоподземного микробного сообщества, разлагающего закрепленное в осадках органическое вещество.
Таким образом, биоразнообразие адаальных глубин напрямую связано с микробными процессами внутри осадочного слоя. На основании данных геохимии и геологического строения участков предполагается, что метановые жидкости мигрируют вдоль тектонических разломов, возникающих при изгибе подводной плиты, и достигают поверхности, обеспечивая таким образом непрерывное снабжение химической энергией для хемосинтезирующих организмов. В отличие от более мелких гидротермальных или холодных источников, расположенных на меньших глубинах, эти источники на дне адаальных желобов являются уникальным природным явлением, накапливающимся в природной воронке топографии. Плодородие и сложность этих экосистем превосходят все ранее известные сообщества на столь больших глубинах. Плотности трубчатых червей и моллюсков достигают нескольких тысяч особей на квадратный метр, что является необычайно высоким показателем для глубинных зон.
Уникальной особенностью здесь является сочетание специализированных видов, которые практически не встречаются вне этих сред с интенсивной химической продукцией. Благодаря совместному сосуществованию хемосинтетических организмов и значительного разнообразия гетеротрофных видов, таких как морские анемоны, бодяги, голотурии и амфиподы, складируется сложная пищевая сеть, передающая энергию от химических источников к более широкому спектру биоценоза. Это свидетельствует о том, что хемосинтетическая продукция способна поддерживать не только специализированные сообщества, но и более обширные экосистемы на дне. Важным биогеохимическим аспектом этого открытия является возможная роль метана и связанных с ним гидратов как элементов углеродного цикла в глубоких субдукционных зонах. Метановые скопления в толще осадков могли служить значительным резервуаром углеродного вещества, потенциально удерживая его от попадания в глубокую литосферу.
Таким образом, часть углеродного цикла, ранее приписываемая исключительно геологическим процессам, оказывается тесно связанной с живыми микробными сообществами, активно влияющими на химический состав и циркуляцию элементов. Кроме того, обнаружение потенциального существования метановых гидратов в этих самых глубоких участках добавляет новый ресурсный аспект к пониманию природных запасов планеты. Метановые гидраты, стабилизирующиеся под большим давлением и при низких температурах, могут формировать значительные запасы горючих газов, и их распространённость в адаальных зонах увеличивает потенциальные масштабы мировой гидратной системы. Подводя итог, можно сказать, что открытия последних лет коренным образом расширили рамки нашего понимания жизни в океанских глубинах. Хемосинтетические экосистемы адаальных желобов демонстрируют невероятную адаптивность живых организмов и показывают, насколько важна химическая энергия для поддержания жизни в тех областях, где традиционные источники пищи крайне ограничены или отсутствуют.
Будущие исследования в этой области обещают раскрыть ещё более глубокие механизмы взаимодействия между микробным сообществом, геологическими процессами и макробиотой, а также дадут возможность более тонко встроить данные о таких глубоководных системах в глобальные модели биогеохимического цикла и климатических изменений. Не исключено, что подобные сообщества существуют и в других малоизученных желобах, имеющих схожие геологические и океанографические условия. Таким образом, изучение адаальных хемосинтетических экосистем не только приоткрывает дверь в мир экстремальной жизни, но и оказывает значительное влияние на наши знания о планетарных процессах, которые формируют окружающую среду Земли.
