© Фото : FS Sonne 2014/2015, Expedition SO237, Vema-TRANSIT, © Thomas WalterНемецкое научно-исследовательское судно Sonne участвовало в двух из 15 международных экспедиций, результаты которых положены в основу исследования
© Фото : FS Sonne 2014/2015, Expedition SO237, Vema-TRANSIT, © Thomas Walter
Немецкое научно-исследовательское судно Sonne участвовало в двух из 15 международных экспедиций, результаты которых положены в основу исследования
Ученые по-новому взглянули на биологическое разнообразие Мирового океана. Выяснилось, что две трети морских организмов нам неизвестны и большинство еще не открытых видов обитают на большой глубине.
Богатство жизни
С тех пор как Карл Линней в середине XVIII века заложил основы биологической систематики, ученые пытаются оценить количество видов, населяющих Землю. Насколько велико их разнообразие, как оно менялось в течение геологической истории и что происходит сейчас — фундаментальные вопросы, на которые еще предстоит ответить.
На сегодняшний день науке известно чуть более полутора миллионов видов, но эксперты признают: это лишь часть реального биоразнообразия. Время от времени появляются общие оценки, которые в зависимости от метода подсчета различаются на два порядка — от трех до ста миллионов. Некоторые исследователи, например, полагают, что одних грибов на планете более пяти миллионов видов. Это притом что описано лишь около ста тысяч.
Наиболее точную оценку произвели в 2011-м ученые из США, Великобритании и Канады. По их данным, на Земле обитают приблизительно 8,7 миллиона видов, из которых 7,7 миллиона — животные. Примерно 86 процентов сухопутных и 91 процент морских организмов до сих пор не открыли. При подсчете специалисты отталкивались от количества известных таксонов и рассматривали только эукариоты — организмы, клетки которых содержат ядра. То есть не учитывали бактерии и археи.
© Иллюстрация РИА НовостиОбщее количество всех биологических видов и отдельно животных на суше и в океане
© Иллюстрация РИА Новости
Общее количество всех биологических видов и отдельно животных на суше и в океане
На суше и на море
Подавляющее большинство известных биологам видов — обитатели суши. Морское дно для биологов — абсолютная терра инкогнита. Особенно так называемые абиссальные равнины, расположенные на глубинах от четырех до шести километров и занимающие около сорока процентов площади ложа океанов. Не только каждая морская экспедиция, практически каждый трал и каждая проба осадочных отложений, собранная дночерпателем, приносят новые открытия. Поэтому прежний способ — “от известного” — не работает.
Морские геологи из Швейцарии, Норвегии, Франции, США, Германии, Испании, Великобритании и Польши для оценки биоразнобразия океанов использовали новый метод анализа генетического материала окружающей среды (eДНК). Они провели массовое секвенирование еДНК — почти 1,7 тысячи образцов — из глубоководных отложений всех океанических бассейнов, собранных в 15 морских экспедициях. И получили около двух миллиардов последовательностей ДНК.
Исследователи сравнили новую информацию с существующими глобальными наборами данных о ДНК планктона из освещенной и темной зон океана, а также со всеми эталонными последовательностями, доступными для известных эукариот. Опирались прежде всего на базу ДНК планктона, составленную по результатам кругосветного плавания яхты Tara в 2009-2013 годах: тогда собрали 35 тысяч образцов с 210 точек во всех океанах мира. И кроме того, на результаты экспедиции Malaspina 2010-го, в которой участвовали более 400 исследователей на двух научных судах.
Это помогло разделить генетические материалы организмов, живущих непосредственно на дне, и обитателей водной толщи. Почти две трети еДНК донной фауны не идентифицировали. В большинстве случаев ученые не смогли даже определить, к какой группе животных относится та или иная последовательность.
CC BY-SA 3.0 / Oceanic basin.svg / Chris huh / Строение морского дна и положение абиссальных равнин
CC BY-SA 3.0 / Oceanic basin.svg / Chris huh /
Строение морского дна и положение абиссальных равнин
“Это свидетельствует о серьезном пробеле в наших знаниях о морском биоразнообразии”, — цитирует пресс-служба руководителя исследования Яна Павловски, профессора кафедры генетики и эволюции Женевского университета.
Выяснилось, что разнообразие мельчайших организмов на дне океана как минимум в три раза больше, чем в толще воды, и все это множество представлено в основном неизвестными таксономическими группами. По косвенным данным, например, по набору планктонных видов, входящих в пищевую цепочку, ученые предполагают, что речь идет не только о мельчайших организмах, таких как диатомовые водоросли и динофлагелляты, но и о более крупных — червях и мелких моллюсках.
“Метод, который использовали авторы, подходит только для общей оценки биоразнообразия. Знания о видовом разнообразии глубоководных животных очень скромные. По нашим представлениям, они охватывают от десяти до двадцати процентов видов от реально существующих, а возможно, и еще меньше”, — комментирует выводы зарубежных коллег доктор биологических наук Андрей Гебрук, руководитель лаборатории донной фауны океана, заместитель директора Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН по направлению “Экология морей и океанов”.
Не лучше, по мнению Гебрука, изучена и толща воды. Это обусловлено прежде всего масштабом пространства, пригодного для жизни в Мировом океане. Поэтому к оценке трехкратного превосходства количества бентосных, донных видов над пелагическими, обитающими в толще воды, надо относиться осторожно.
24 сентября 2021, 08:00Наука
Ученые нашли в Атлантике затонувший континент. На него претендует Исландия
Самые обитаемые части Земли
Традиционно самыми “густонаселенными” считаются экосистемы тропических лесов на суше и коралловых рифов в океане. Новые данные показывают, что глубоководные равнины океана вполне способны с ними соперничать. В лесах тропиков обитают около миллиона видов животных, примерно столько же — в экосистеме коралловых рифов. На дне, по мнению Андрея Гебрука, стоит ожидать подобного разнообразия.
“Внешне морское дно на глубинах четыре-пять километров выглядит безжизненным, однако это ощущение обманчивое, — объясняет биолог. — Там огромное разнообразие жизни, просто ее не видно невооруженным глазом: она очень мелкая. Размер животных составляет доли миллиметра, но видовое богатство просто неимоверное”.
21 июля 2021, 08:00Наука
Катастрофа Паратетиса. Как погибло самое большое озеро в истории планеты
Важное звено глобального цикла углерода
Знание общего количества глубоководных животных чрезвычайно важно не только для понимания функционирования пищевых цепей океана, но и для более точной оценки параметров глобального геохимического цикла углерода. Бентосная фауна питается погружающимся на дно органическим веществом, в составе которого преобладает пелагический планктон. Переработанная органика попадает в осадочные отложения, со временем превращающиеся в горные породы.
Единый профиль биоразнообразия от поверхности океана до его глубинного дна позволяет, по мнению авторов исследования, внести существенные поправки в оценку потенциала донной экосистемы как важного звена цикла углерода, расположенного между океаном, поглощающим углерод из атмосферы, и осадочным чехлом Земли.
Еще один интересный вывод, который сделали ученые, — значимую роль в круговороте углерода играют биосообщества полярных морей. Анализ донной еДНК и генетического материала планктона показал: экосистемы этих регионов могут захватывать из атмосферы углекислый газ и захоранивать его в осадочных образованиях. Это значит, что пора уточнить климатические модели.
Исследователи надеются, что опробованный ими метод можно будет использовать для оценки биоразнообразия древних океанов по еДНК, содержащейся в глубинных отложениях. И кроме того — точнее выполнять палеоклиматические реконструкции.
2 февраля, 15:45Наука
Ученые рассказали об экстремальных “волнах жары” в Мировом океане