Ученые наблюдали, как быстро восстановилась жизнь после катастрофы

Ученые выяснили, насколько катастрофическими для обитателей и без того практически непригодной для жизни зоны подводных горячих вулканических источников были последствия двух стихийных бедствий — землетрясения и тайфуна, и насколько быстро после них смогла восстановиться биосистема. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Прибрежные воды небольшого вулканического острова Гуйшань у северо-восточного побережья Тайваня — крайне неблагоприятная для обитания живых существ среда. Выходящие на мелководном дне вулканические газы и горячие флюиды, сильно повышают кислотность воды, насыщают ее серой, углекислотой и тяжелыми металлами. Температура газово-жидких растворов в горячих источниках превышает 100 градусов, а кислотность — одна из самых высоких в мире (pH от 1,52 до 6).

Несмотря ни на столь экстремальные условия, в зонах горячих источников сложилось свое специфическое биосообщество — эндемичные крабы Xenograpsus testudineus и Macromedaeus distinguendus, питающиеся серой, брюхоногие моллюски, кораллы и актинии. Морская вода в местах выхода источников полна хемосинтетических протеобактерий, также использующих в своей жизнедеятельности серу. Сернистые продукты хемосинтеза бактерий придают воде источников белесый оттенок.

Ученые-биологи из Кильского университета (Германия) вместе с коллегами из Университета Чжэцзян в Ханчжоу (КНР) и Национального университета Тайваня, изучающие пределы адаптации живых организмов, на протяжении десяти лет наблюдают за жизнью экстремофильного биосообщества острова Гуйшань.

В мае-июле 2016 года с разницей в несколько недель в регионе произошли две природных катастрофы — землетрясение магнитудой 5,8 и мощный тайфун "Непартак". В результате этих событий среда в зоне наблюдений была сильно нарушена — сошедший оползень перекрыл выходы гидротермальных источников, лишив организмы, питавшиеся серой, необходимого им для жизни элемента и изменив в морской воде содержание СО2 и отношение Mg/Ca. Последние два параметра являются критическими для кораллов и моллюсков, использующих карбонат кальция для построения своих раковин и скелетов. Для ученых произошедшие события дали уникальную возможность пронаблюдать в природе, как будет восстанавливаться весьма хрупкая эндемичная фауна после столь серьезной экологической катастрофы.

"То, что выглядело как катастрофа для нашего исследования оказалось удачей. Это дало нам редкую возможность наблюдать, как организмы приспосабливаются к серьезным нарушениям", — объясняет руководитель проекта доктор Дитер Гарбе-Шёнберг (Dieter Garbe-Schönberg) из Института наук о Земле при Кильском университете.

Ученые проводили наблюдения с помощью методов воздушной съемки с дронов, регулярного отбора проб и лабораторных экспериментов, а также — компьютерного моделирования. Выяснилось, что большинство организмов смогли адаптироваться к измененной биогеохимии морской воды в течение всего одного года, а через два года биосистема полностью восстановилась.

Донная фауна острова Гуйшань, на 90 процентов состоящая из организмов, использующих кальций, продемонстрировала высокую способность к адаптации в новых условиях. Резкие колебания химического состава карбонатов морской воды повлияли на состав скелета кораллов, но не на их выживаемость. У брюхоногих моллюсков вообще не произошло никаких изменений состава раковин. Это свидетельствует о том, что произошедшие колебания морской воды находятся в пределах их допустимых пределов, и что пороговые значения для них выше по меньшей мере на порядок.

"Наше исследование показывает, насколько тесно взаимосвязаны атмосферные, геологические, биологические и химические процессы и как экосистема с экстремальными условиями жизни реагирует на нарушения, вызванные природными явлениями", — приводятся в пресс-релизе Кильского университета слова первого автора статьи Марио Лебрато (Mario Lebrato).

Общий вывод десятилетнего исследования состоит в том, что морские природные системы не такие уязвимые, как принято считать, и довольно быстро восстанавливаются даже после резких изменений биохимических условий среды.