Nález v hlubinách Tichého oceánu odhaluje neznámé biologické společenství, které prosperuje bez slunečního světla a zpochybňuje teorie o mezích života a uhlíkovém cyklu.
Myšlenka prostředí bez života není nová. V hloubce více než 9000 metrů pod povrchem oceánu, kde tlak rozdrtí běžnou ponorku a vládne úplná tma, málokdo očekává, že narazí na složité organismy. V nejhlubších koutech planety vše zdánlivě odporuje životu: teplota se blíží bodu mrazu, panuje věčná tma a tlak přesahuje 1000 atmosfér. Nedávná vědecká expedice však tuto představu vyvrátila.
Díky hlubokomořské pilotované ponorce Fendouzhe objevil mezinárodní tým vědců aktivní biologické společenství v Kurilsko-Kamčatském a Aleutském příkopu v severozápadní části Tichého oceánu. Objev, publikovaný v časopise Nature, svědčí o existenci složitých ekosystémů, které neexistují díky slunečnímu záření, ale díky vnitřním chemickým reakcím Země. Podle autorů se jedná o „nejhlubší a nejrozsáhlejší společenství založená na chemosyntéze, která jsou dnes známa“.
Ekosystém skrytý ve stínu
Výzkum byl proveden v červenci a srpnu 2024 a zahrnoval více než 2500 kilometrů mořského dna. Vědci provedli 23 ponorů, z nichž 19 odhalilo stanoviště, kde převládají živočichové specializovaní na extrémní podmínky, jako jsou trubkovití červi (cyboglinidy) a mlži (měkkýši s ulitou).
Tyto ekosystémy se nacházejí v hloubce od 5800 do 9533 metrů, přičemž poslední údaj je nejhlubší z dosud zaznamenaných pro společenstva tohoto typu. Jedno z nejpozoruhodnějších míst dostalo název The Deepest („Nejhlubší“) a nachází se na aktivním geologickém zlomu, kde na povrch vystupují kapaliny bohaté na metan a sirovodík, které jsou klíčovými prvky energetické základny těchto společenstev. „Tyto komunity jsou udržovány tekutinami bohatými na sirovodík a metan, které se přenášejí podél zlomů.“
Na rozdíl od povrchových ekosystémů zde není sluneční světlo, které podporuje fotosyntézu. Místo toho mikroby provádějí chemickou syntézu a přeměňují chemické sloučeniny na energii. Červi a měkkýši jsou na těchto bakteriích závislí: některé druhy s nimi žijí v symbióze uvnitř svého těla, jiné se jimi přímo živí.
Červi, měkkýši a neznámá biologická architektura
Jedno z nejpozoruhodnějších objevů bylo učiněno v místě zvaném Wintersweet Valley, v hloubce 9120 metrů. Tam byla objevena plocha o rozloze dvou kilometrů, osídlená tisíci červy rodu Lamellisabella a Polybrachia. Tyto organismy žijí v trubičkách, které vystupují z usazenin a tvoří skutečné kolonie, často v doprovodu jiných druhů, jako jsou bloudící polychety, holothurie a krinoidy.
Byly také objeveny oblasti, jako je Cotton Field a Dead Valley, kde byla hustota života mimořádně vysoká. V některých oblastech vědci napočítali až 5813 červů na metr čtvereční. „Tyto společenstva, v nichž převládají mlži a siboglinidy a která existují díky mikrobiální chemosyntéze, jsou omezena na oblasti, kde se uvolňují kapaliny bohaté na vodík sulfidický a/nebo metan“.
Během dalších ponorů byly také objeveny mlži, jako je Tartarothyasira cf. hadalis, známí tím, že obývají oblasti filtrující metan. Jejich přítomnost naznačuje mnohem složitější potravní síť, než se dosud předpokládalo, ve které koexistují symbiotické organismy, mrchožrouti a predátoři přizpůsobení extrémním podmínkám.
Skrytá role metanu
Geochemická analýza vzorků sedimentů ukázala, že metan přítomný v těchto oblastech je mikrobiologického původu. Vzniká v důsledku redukce oxidu uhličitého bakteriemi v nepřítomnosti kyslíku. „Tyto geochemické údaje naznačují, že metan přítomný ve filtračních sedimentech je výsledkem mikrobiologické redukce CO2 získaného z organické hmoty sedimentů“.
Místo toho, aby unikal z hlubokých vrstev přes velké tektonické trhliny, metan vzniká v samotných sedimentech na dně prohlubní v důsledku rozkladu organického materiálu, který se hromadí v důsledku přirozených procesů, jako jsou gravitační proudy nebo zemětřesení. Tento metan ve formě rozpuštěné kapaliny nebo hydrátu stoupá po zlomech a vyživuje tyto ekosystémy.
Zajímavostí je, že koncentrace nalezeného metanu překračuje teoretickou úroveň rozpustnosti více než 200krát. Tento objev naznačuje, že existují ložiska hydrátů metanu, která mohou představovat nedoceněnou zásobu uhlíku v systému Země.
Nečekaný hlubinný biologický motor
Dosud se mělo za to, že život v oceánských propadlinách závisí výhradně na organické hmotě, která se sem dostává z povrchu, jako jsou mrtvé částice a zbytky zvířat. Tento nový výzkum však ukazuje, že místní chemická energie také hraje klíčovou roli, což nás nutí přehodnotit naše chápání fungování ekosystémů hadalů (v hloubce více než 6000 metrů).
Vědci poznamenávají, že tento systém může fungovat jako trofická dotace pro jiné heterotrofní druhy. Byly objeveny souvislosti mezi chemosyntetickými organismy a živočichy, jako jsou sasanky, červi Echiura nebo amfipody. To znamená, že vliv těchto ložisek metanu se šíří za hranice samotných filtrátorů a ovlivňuje okolní ekosystém v celé jeho složitosti.
„Soužití chemosyntetických organismů s významným množstvím heterotrofní bentické fauny… naznačuje, že produkce metanu v jamách rozšiřuje svůj vliv na bentické společenstvo jako celek.“
Výzva pro klimatologii
Tento objev má nejen ekologické, ale i geologické a klimatické důsledky. Tím, že prokázala, že organický uhlík může být v sedimentech prohlubní zadržován ve formě metanu, studie předpokládá, že část uhlíku, o kterém se předpokládalo, že se vrací do zemské kůry, může být v horní kůře uchovávána po miliony let.
Kromě toho, pokud se podmínky zjištěné zde zopakují v jiných podobných prohlubních, mohou se světové zásoby metanových hydrátů výrazně zvýšit. To ovlivní nejen modely uhlíkového cyklu planety, ale i hodnocení dlouhodobých geologických a energetických rizik.
Podle autorů: „Tyto pozorování zpochybňují současné modely limitů života a uhlíkového cyklu v hlubokých oblastech oceánu“.
