Длабоко море

Длабоко морски зони

Длабокото море или длабокиот слој ^[1] — најнискиот слој во океанот, кој постои под термоклинот и над морското дно, на длабочина од 1000 фатоми (1800 m) или повеќе. Малку или воопшто не навлегува светлина во овој дел од океанот, а повеќето од организмите што живеат таму се потпираат за егзистенција на органска материја која паѓа произведена во фотичната зона. Поради оваа причина, научниците некогаш претпоставувале дека животот ќе биде редок во длабоките океани, но практично секоја сонда открила дека, напротив, животот е изобилен во длабоките океани.

Во 1960 година, батискафот Триесте се спуштил на дното на ровот Маријана во близина на Гуам, на 10,911 метри, најдлабоката позната точка во кој било океан. Ако Монт Еверест (8.848 метри) би бил потопен таму, неговиот врв би бил повеќе од една милја под површината. Откако батискафот бил пензиониран, јапонското возило со далечинско управување (РОВ) Каико станал единствениот брод што можел да достигне оваа длабочина додека не бил изгубен во морето во 2003 година.^[2] Во мај и јуни 2009 година, хибридниот РОВ Нереус се вратил во Челинџер Дејп за серија од три нуркања до длабочини над 10.900 метри.

Се претпоставува дека повеќе се знае за Месечината отколку за најдлабоките делови на океанот.^[3] Животот на длабокото океанско дно се претпоставувало дека се потпира само на органската материја што паѓа, а со тоа и на сонцето, за неговиот извор на енергија сè до откривањето на просперитетни колонии на ракчиња и други организми околу хидротермалните отвори во доцните 1970-ти. Новите откритија откриле групи на суштества кои добивале хранливи материи и енергија директно од топлински извори и хемиски реакции поврзани со промените на минералните наоѓалишта. Овие организми напредуваат во целосно без светлина и анаеробни средини во многу солена вода која може да достигне 300 °F (150 °C), извлекувајќи ја нивната храна од сулфурводород, кој е многу токсичен за речиси целиот копнеен живот. Револуционерното откритие дека животот може да постои под овие екстремни услови ги променило мислењата за шансите да има живот на друго место во универзумот. Научниците сега шпекулираат дека Европа, една од месечините на Јупитер, можеби ќе може да поддржува живот под неговата ледена површина, каде што има докази ^[4] за глобален океан со течна вода.

Одлики на животната средина

Светлина

Природната светлина не продира во длабокиот океан, со исклучок на горните делови на мезопелагиската зона. Бидејќи фотосинтезата не е можна, растенијата и фитопланктонот не можат да живеат во оваа зона, и бидејќи тие се примарни производители на речиси сите Земјини екосистеми, животот во оваа област на океанот мора да зависи од изворите на енергија од друго место. Со исклучок на областите блиску до хидротермалните отвори, оваа енергија доаѓа од органски материјал кој се спушта надолу од фотичната зона. Органскиот материјал што тоне е составен од честички од алги, детритус и други форми на биолошки отпад, кој колективно се нарекува морски снег. 

Притисок

Бидејќи притисокот во океанот се зголемува за околу 1 атмосфера на секои 10 метри длабочина, количината на притисок што ја доживуваат многу морски организми е екстремна. До последните години, на научната заедница ѝ недостигале детални информации за ефектите од притисокот врз повеќето организми на длабоко море, бидејќи примероците што се сретнале пристигнале на површината мртви и не биле забележани под притисокот на кој живееле. Со доаѓањето на стапици кои вклучуваат специјална комора за одржување на притисокот, неоштетените поголеми метазоински животни биле извадени од длабокото море во добра состојба.

Соленост

Соленоста е неверојатно константна низ длабокото море, со околу 35 промили.^[5] Има некои мали разлики во соленоста, но ниедна не е еколошки значајна, освен во Медитеранот и Црвеното Море.

Температура

Термоклина на тропскиот океан.

Двете области со најголем температурен градиент во океаните се преодната зона помеѓу површинските води и длабоките води, термоклина и транзицијата помеѓу длабокото морско дно и протокот на топла вода на хидротермалните отвори. Термоклините варираат во дебелина од неколку стотици метри до речиси илјада метри. Под термоклинот, водната маса на длабокиот океан е студена и многу похомогена. Термоклините се најсилни во тропските предели, каде температурата на епипелагичната зона обично е над 20 °C. Од основата на епипелагијата температурата се спушта над неколку стотици метри до 5 или 6 °C на 1.000 метри. Продолжува да се намалува до дното, но стапката е многу побавна. Ладната вода произлегува од потонувањето на тешка површинска вода во поларните региони.^[5]

На која било длабочина, температурата е практично непроменлива во долги временски периоди, без сезонски промени и со многу мала меѓугодишна варијабилност. Ниту едно друго живеалиште на земјата нема толку константна температура.^[6]

Во хидротермалните отвори, температурата на водата како што излегува од оџаците на „црниот пушач“ може да биде висока до 400 °C (се чува од вриење поради високиот хидростатички притисок) додека за неколку метри може да се врати на 2 до 4 °C.^[7]

Биологија

Регионите под епипелагичната зона се поделени на понатамошни зони, почнувајќи со мезопелагичната која се протега од 200 до 1000 метри под нивото на морето, каде толку малку светлина продира што примарното производство станува невозможно. Подолу оваа зона на длабоко морето, се состои од афотичната батијална, абисална и хадална зона. Храната се состои од паѓање на органска материја позната како „морски снег“ и трупови добиени од производната зона погоре, и е оскудна и во однос на просторната и временската дистрибуција.

Наместо да се потпираат на гас за нивната пловност, многу длабоки морски видови имаат гликозаминогликани, што им обезбедува многу мала густина.^[8] Исто така, вообичаено е меѓу длабоководните лигњи да се комбинира желатинозното ткиво со комора за флотација исполнета со целомична течност составена од метаболички отпаден производ амониум хлорид, кој е полесен од околната вода.

Средноводните риби имаат посебни прилагодувања за да се справат со овие услови - тие се мали, обично се под 25 сантиметри; тие имаат бавен метаболизам и неспецијализирани диети, претпочитаат да седат и да чекаат храна, наместо да трошат енергија барајќи ја. Имаат издолжени тела со слаби, водени мускули и скелетни структури. Тие често имаат издолжени вилици со шарки со заоблени заби. Поради ретката дистрибуција и недостатокот на светлина, тешко е да се најде партнер со кој ќе се размножува, а многу организми се хермафродити.

Бидејќи светлината е толку ретка, рибите често имаат поголеми од нормалното, тубуларни очи со само ќелии од прачка. Нивното нагорно видно поле им овозможува да ја бараат силуетата на можниот плен. Меѓутоа, рибите кои се плен имаат прилагодувања за да се справат со грабливците. Овие адаптации главно се занимаваат со намалување на силуетите, како форма на камуфлажа. Двата главни методи со кои се постигнува ова се намалување на површината на нивната сенка со странична компресија на телото и контра осветлување преку биолуминисценција. Ова се постигнува со производство на светлина од вентрални фотофори, кои имаат тенденција да произведуваат таков интензитет на светлина за да ја направат долната страна на рибата сличен изглед на светлината на позадината. За почувствителен вид при слаба осветленост, некои риби имаат ретрорефлектор зад мрежницата. Рибите со „фенерче“ го имаат овој плус фотофори, кои ја користат за откривање на сјајот на очите кај други риби. 

Организмите во морските длабочини се речиси целосно зависни од жива и мртва органска материја која паѓа со приближно 100 метри дневно.^[9] Дополнително, само околу 1 до 3% од производството од површината стигнува до морското дно главно во форма на морски снег. Поголеми паѓања на храна, како што се трупови на китови, исто така се случуваат и студиите покажале дека тие може да се случуваат почесто отколку што се верува во моментов. Постојат многу чистачи кои главно или целосно се хранат со големи падови на храна, а растојанието помеѓу труповите на китови се проценува на само 8 километри.^[10] Покрај тоа, постојат голем број на филтри кои се хранат со органски честички со помош на пипала, како што е Freyella elegans.^[11]

Морските бактериофаги играат важна улога во циклусот на хранливите материи во седиментите на длабоко море. Тие се исклучително богата (од 5 × 10 ¹² и 1 × 10 ¹³ фажи по квадратен метар) во седиментите од целиот свет.^[12]

И покрај тоа што се толку изолирани, организмите во длабочините на морето сè уште се оштетени од човечката интеракција со океаните. Лондонската конвенција ^[13] има за цел да ја заштити морската средина од фрлање отпад, како што се тиња од отпадни води ^[14] и радиоактивен отпад. Студијата покажала дека во еден регион имало намалување на длабинските корали од 2007 до 2011 година, при што намалувањето се припишува на глобалното затоплување и закиселувањето на океаните, а биолошката разновидност се проценува дека е на најниско ниво во последните 58 години.^[15] Закиселувањето на океаните е особено штетно за длабокоморските корали бидејќи се направени од арагонит, лесно растворлив карбонат и затоа што растат особено бавно и ќе бидат потребни години за да се опорават.^[16] Длабокото ловење на морето, исто така, му штети на биолошката разновидност со уништување на живеалиштата во длабоко море, за кои може да бидат потребни години за да се формираат.^[17] Друга човечка активност што ја промени биологијата на длабочините на морето е рударството. Една студија покажала дека на едно рударско место популацијата на риби се намалила на шест месеци и на три години, и дека по дваесет и шест години популациите се вратиле на истите нивоа како пред нарушувањето.^[18]

Хемосинтеза

Постојат голем број на видови кои примарно не се потпираат на растворената органска материја за нивната храна и тие се наоѓаат во хидротермалните отвори. Еден пример е симбиотската врска помеѓу цевчестиот црв Riftia и хемосинтетичките бактерии. Токму оваа хемосинтеза ги поддржува сложените заедници што можат да се најдат околу хидротермалните отвори. Овие сложени заедници се еден од ретките екосистеми на планетата кои не се потпираат на сончевата светлина за нивното снабдување со енергија.^[19]

Прилагодување на хидростатички притисок

Длабокоморските риби имаат различни адаптации во нивните белковини, анатомски структури и метаболички системи за да преживеат во длабокото море, каде што жителите треба да издржат голема количина на хидростатички притисок. Додека другите фактори како достапноста на храната и избегнувањето на грабливци се важни, организмите во длабокото море мора да имаат способност да одржуваат добро регулиран метаболички систем во услови на високи притисоци.^[20] Со цел да се прилагодат на екстремната средина, овие организми развиле уникатни одлики.

Белковините се под големо влијание на зголемениот хидростатички притисок, бидејќи тие се подложени на промени во организацијата на водата за време на реакциите на хидратација и дехидратација на сврзувачките настани. Ова се должи на фактот дека повеќето интеракции ензим-лиганд се формираат преку наелектризирани или поларни интеракции без полнење. Бидејќи хидростатичкиот притисок влијае и на преклопувањето и склопувањето на белковините и на ензимската активност, видовите на длабоко море мора да претрпат физиолошки и структурни адаптации за да ја зачуваат функционалноста на белковините против притисок.

Актинот е белковина која е неопходна за различни клеточни функции. α-актинот служи како главна компонента за мускулните влакна и е високо зачуван кај бројни различни видови. Некои длабоки морски риби развиле толеранција на притисок преку промената на механизмот на нивниот α-актин. Кај некои видови кои живеат во длабочини поголеми од 5000 m, C.armatus и C.yaquinae имаат специфични замени на активните места на α-Актин, кој служи како главна компонента на мускулните влакна.^[21] Овие специфични замени, Q137K и V54A од C.armatus или I67P од C.yaquinae се предвидува дека имаат важност во толеранцијата на притисок.^[21] Замената во активните места на актин резултира со значителни промени во шаблоните на мостот на солта на белковината, што овозможува подобра стабилизација во врзувањето на АТП и распоредот на подединицата, потврдено со анализата на слободна енергија и симулацијата на молекуларната динамика.^[22] Откриено е дека рибите на длабоко море имаат повеќе солени мостови во нивните актини во споредба со рибите кои живеат во горните зони на морето.^[21]

Во однос на супституцијата на белковините, откриено е дека специфични осмолити ги има во изобилство кај рибите на длабоко море под висок хидростатички притисок. За одредени хондрихтиани, било откриено дека триметиламин N-оксид (TMAO) се зголемува со длабочината, заменувајќи ги другите осмолити и уреата.^[23] Поради способноста на TMAO да може да ги заштити белковините од белковините кои дестабилизираат со висок хидростатички притисок, серверите за прилагодување на осмолитот се важна адаптација за рибите во длабочините на морето да издржат висок хидростатички притисок.

Опишување на работата и употребата на автономен лендер (RV Kaharoa) во истражување на длабоко море

Длабокоморските организми поседуваат молекуларни адаптации за да преживеат и да напредуваат во длабоките океани. Полжавот Pseudoliparis swirei развил модификација во генот остеокалцин (bglap), каде што било пронајдено предвремено прекинување на генот. Генот на остеокалцин го регулира развојот на коските и минерализацијата на ткивото, а мутацијата на поместување на рамката се чини дека резултирала со отворен череп и формирање на коски врз основа на 'рскавица.^[24] Поради високиот хидростатички притисок во длабокото море, затворените черепи што ги развиваат организмите кои живеат на површината не можат да го издржат стресот. Слично на тоа, обичните коскени појави забележани кај површинските ’рбетници не можат да го одржат својот структурен интегритет под постојан висок притисок.^[24]

Истражување

Длабокото море е едно од помалку истражените области на Земјата. Притисоците дури и во мезопелагијата стануваат преголеми за традиционалните методи на истражување, барајќи алтернативни пристапи за истражување на длабочините на морето. Станиците за камера со мамка, мали потопни бродови со екипаж и ROV (возила на далечина) се три методи кои се користат за истражување на длабочините на океанот. Поради тешкотијата и трошоците за истражување на оваа зона, сегашното знаење е ограничено. Притисокот се зголемува при приближно една атмосфера на секои 10 метри што значи дека некои области на длабокото море може да достигнат притисок од над 1.000 атмосфери. Ова не само што го прави многу тешко да се дојде до големи длабочини без механички помагала, туку исто така создава значителна тешкотија кога се прават обиди за проучување сите организми што може да живеат во овие области бидејќи нивната клеточна хемија ќе биде прилагодена на такви огромни притисоци.

Наводи

1. Navy Supplement to the DOD Dictionary of Military and Associated Terms (PDF). Department Of The Navy. August 2006. NTRP 1-02.^{[мртва врска]}
2. Horstman, Mark (2003-07-09). „Hope floats for lost deep-sea explorer“. www.abc.net.au (англиски). Посетено на 2021-05-07.
3. Tim Flannery, Where Wonders Await Us, New York Review of Books, December 2007
4. Magnetic Fields and Water on Europa. SETI Institutes Center for the Study of Life in the Universe. February 2004. MagEuropa.
5. Claus Ditlefsen. "About the Marianas" (in Danish) Ingeniøren / Geological Survey of Denmark and Greenland, 2 November 2013. Accessed: 2 November 2013.
6. MarineBio (2018-06-17). „The Deep Sea“. MarineBio Conservation Society (англиски). Посетено на 2020-08-07.
7. Nybakken, James W. Marine Biology: An Ecological Approach. Fifth Edition. Benjamin Cummings, 2001. p. 136 - 141.
8. „Astrobiology Exclusive News You Can't Afford to Miss - Astrobio.net“. Astrobiology Magazine.
9. „Marine Snow and Fecal Pellets“. Oceanus Magazine.
10. R. N. Gibson, Harold (CON) Barnes, R. J. A. Atkinson, Oceanography and Marine Biology, An Annual Review. 2007. Volume 41. Published by CRC Press, 2004 ISBN 0-415-25463-9, ISBN 978-0-415-25463-2
11. „Discover - Natural History Museum“. www.nhm.ac.uk.
12. Danovaro, Roberto; Antonio Dell'Anno; Cinzia Corinaldesi; Mirko Magagnini; Rachel Noble; Christian Tamburini; Markus Weinbauer (2008-08-28). „Major viral impact on the functioning of benthic deep-sea ecosystems“. Nature. 454 (7208): 1084–1087. Bibcode:2008Natur.454.1084D. doi:10.1038/nature07268. PMID 18756250.
13. „London Convention“. International Maritime Organization. Архивирано од изворникот на 2019-03-03. Посетено на 24 March 2020.
14. Snelgrove, Paul; Grassle, Fred (1995-01-01). „What of the deep sea's future diversity?“. Oceanus. 38 (2). Архивирано од изворникот на 2020-07-29. Посетено на 24 March 2020.
15. Zimmerman, AN (2020-01-01). „stability and decline in deep sea coral biodiversity, gulf of mexico and US west atlantic“. Web of Science. 39 (2): 345–359. doi:10.1007/s00338-020-01896-9.
16. Ruttimann, Jacqueline (2006-08-31). „Oceanography: sick seas“. Nature. 442 (7106): 978–80. Bibcode:2006Natur.442..978R. doi:10.1038/442978a. PMID 16943816.
17. Koslow, Tony (2011-11-20). „The silent deep: the discovery, ecology & conservation of the deep sea“. Pacific Ecologist. 20.
18. Drazen, Jeffery; Leitner, Astrid; Morningstar, Sage; Marcon, Yann; Greinert, Jens; Purser, Auntun (2019-01-01). „Observations of deep-sea fishes and mobile scavengers from the abyssal DISCOL experimental mining area“. Biogeosciences. 16 (16): 3133–3146. Bibcode:2019BGeo...16.3133D. doi:10.5194/bg-16-3133-2019. ProQuest 2276806480.
19. HW Jannasch. 1985. The Chemosynthetic Support of Life and the Microbial Diversity at Deep-Sea Hydrothermal Vents. Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences, Vol. 225, No. 1240 (Sep. 23, 1985), pp. 277-297
20. „Chapter Twelve. Adaptations to the Deep Sea“, Biochemical Adaptation, Princeton University Press: 450–495, 1984-12-31, doi:10.1515/9781400855414.450, ISBN 978-1-4008-5541-4, Посетено на 2020-11-02
21. Wakai, Nobuhiko; Takemura, Kazuhiro; Morita, Takami; Kitao, Akio (2014-01-20). „Mechanism of Deep-Sea Fish α-Actin Pressure Tolerance Investigated by Molecular Dynamics Simulations“. PLOS ONE (англиски). 9 (1): e85852. Bibcode:2014PLoSO...985852W. doi:10.1371/journal.pone.0085852. ISSN 1932-6203. PMC 3896411. PMID 24465747.
22. Hata, Hiroaki; Nishiyama, Masayoshi; Kitao, Akio (2020-02-01). „Molecular dynamics simulation of proteins under high pressure: Structure, function and thermodynamics“. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects. Novel measurement techniques for visualizing 'live' protein molecules (англиски). 1864 (2): 129395. doi:10.1016/j.bbagen.2019.07.004. ISSN 0304-4165. PMID 31302180.
23. Yancey, Paul H.; Speers-Roesch, Ben; Atchinson, Sheila; Reist, James D.; Majewski, Andrew R.; Treberg, Jason R. (2017-11-27). „Osmolyte Adjustments as a Pressure Adaptation in Deep-Sea Chondrichthyan Fishes: An Intraspecific Test in Arctic Skates (Amblyraja hyperborea) along a Depth Gradient“. Physiological and Biochemical Zoology. 91 (2): 788–796. doi:10.1086/696157. ISSN 1522-2152. PMID 29315031.
24. Грешка во наводот: Погрешна ознака <ref>; нема зададено текст за наводите по име :1.

Надворешни врски

• Deep Sea Foraminifera – Длабокоморски Foraminifera од 4400 метри длабочина, Антарктик - галерија со слики и опис на стотици примероци
• Истражување на длабоките океани на океанскиот портал Смитсонијан
• Длабоко морски суштества Факти и слики од најдлабоките делови на океанот
• Колку е длабок океанот Архивирано на 15 јуни 2016 г. Факти и инфографик за длабочината на океанот