Организмы населяющие черных курильщиков способ питания

Удивительный мир «чёрных курильщиков»

Чёрные курильщики. Фото dfo-mpo.gc.ca

В науке долгое время считалось, что живые организмы могут существовать только от энергии Солнца. Жюль Верн в своем романе «Путешествие к центру Земли» описал подземный мир с динозаврами и древними растениями. Однако это художественная литература. Но, кто бы мог подумать, что найдется обособленный от энергии Солнца мир с абсолютно не похожими живыми организмами. И найден он был на дне Тихого океана.

Еще в пятидесятых годах двадцатого века считалось, что на океанских глубинах жизни быть не может. Изобретение Огюстом Пикаром батискафа развеяло эти сомнения. Его сын, Жак Пикар вместе с Доном Уолшем спустился в батискафе «Триест» в Марианскую впадину на глубину свыше десяти тысяч метров. На самом дне участники погружения увидели живую рыбу. После этого океанографические экспедиции многих стран начали прочесывать глубоководными сетями океанскую бездну и открывать новые виды животных, семейства, отряды и даже классы!

Погружения в батискафах совершенствовались. Жак-Ив Кусто и ученые многих стран совершали дорогостоящие погружения на дно океанов. В 70-х годах было совершено открытие, которое перевернуло многие представления ученых. Возле Галапагосских островов на глубине от двух до четырех тысяч метров были обнаружены разломы. И на дне были обнаружены маленькие вулканы — гидротермы. Морская вода, попадая в разломы земной коры, испарялась вместе с различными полезными ископаемыми через небольшие вулканы высотой до 40 метров. Эти вулканы назвали «черными курильщиками» из-за того, что вода выходила из них черного цвета.

Однако самое невероятное, что в такой воде, наполненной сероводородом, тяжелыми металлами и различными ядовитыми веществами, процветает бурная жизнь. Температура воды, выходящей из черных курильщиков, достигает 300° С. На глубину четыре тысячи метров не проникают солнечные лучи, и, следовательно, тут не может быть богатой жизни. Даже в более мелких глубинах очень редко встречаются донные организмы, не говоря уже о глубоких безднах. Там животные питаются органическими остатками, которые падают сверху. И чем больше глубины, тем меньше беднее донная жизнь. На поверхностях черных курильщиков были найдены хемоавтотрофные бактерии, которые расщепляют соединения серы, извергаемые из недр планеты. Бактерии покрывают сплошным слоем поверхность дна и живут в агрессивных условиях. Они стали пищей для многих других видов животных. Всего было описано около 500 видов животных, обитающих в экстремальных условиях «черных курильщиков».

Еще одним открытием стали вестиментиферы, которые относятся к классу причудливых животных — погонофор. Это маленькие трубочки, из которых высовываются длинные трубки на концах с щупальцами. Необычность этих животных состоит в том, что у них нет пищеварительной системы! Они вступили в симбиоз с бактериями. Внутри вестиментифер есть орган — трофосома, где живет много сернистых бактерий. Бактерии получают сероводород и диоксид углерода для жизни, излишек размножающихся бактерий поедает сама вестиментифера. Кроме того, рядом были найдены двустворчатые моллюски родов Calyptogena и Bathymodiolus, которые также вступили в симбиоз с бактериями и перестали зависеть от поисков пищи. Одни из самых необычных созданий глубоководного мирка гидротерм — это помпейные черви Alvinella. Названы они из-за аналогии с извержением вулкана Помпеи — живут эти существа в зоне горячей воды, достигающей 50°С, и на них постоянно падает пепел из частиц серы. Черви вместе с вестиментиферами образуют настоящие «сады», дающие пищу и приют многим организмам. Среди колоний вестиментифер и помпейных червей живут крабы и десятиногие раки, которые питаются ими. Также среди этих «садов» встречаются осьминоги и рыбы из семейства бельдюговых. Мир черных курильщиков приютил и давно уже вымерших животных, которые были вытеснены из других частей океана, таких как усоногих рачков Neolepas. Эти животные были широко распространены 250 миллионов лет назад, однако затем вымерли. Здесь же представители усоногих ракообразных чувствуют себя спокойно.

Вестментиферы. Фото wikipedia.org

Помпейский червь. Фото life-grind-style.blogspot.com

Открытие экосистем «черных курильщиков» стало самым значимым событием в биологии. Такие экосистемы были обнаружены в разных частях Мирового Океана и даже на дне озера Байкал.

Источник

Здоровье. Человек. Природа.

Непознанные аспекты религии, астрологии, жизни людей и влияние их на здоровье.
Господи, Иисусе Христе, Сыне Божий, помилуй меня грешного.
Прости меня грешного, Боже, что мало или совсем не молюсь Тебе.

31 июля 2013 г.

Чёрный курильщик. Жизнь чёрного курильщика. Видео

Общие сведения

Оазисы жизни

Вклад в тепловой баланс Земли

Примечания

1. Наряду с «чёрными курильщиками» ещё различают «белых курильщиков», которые извергают более светло-окрашенные растворы и взвеси минералов, содержащие в большом количестве барий, кремний и кальций. А ещё —«серые курильщики».Они отличаются химическим составом и температурой «дыма»: самые холодные – белые курильщики (до +200°С), температура серых – до +300°С. Курильщики на дне океанов и морей создают уникальные условия для уникальной жизни, «оазисы» которой встречаются в самом сердце океанов – буквально в морской бездне.
2. Наиболее глубокие курильщики из обнаруженных располагаются на глубине 5000 м в Каймановой впадине

Жизнь в чёрных курильщиках

Ниже, при температуре 50–80 градусов, бактерии вытесняются помпейскими червями. Это единственные животные на Земле, способные выживать при таких высоких температурах. Тело червя находится в трубке и имеет длину около 12 сантиметров. Они окрашены в ярко-красный цвет, что обусловлено чрезмерно высоким содержанием гемоглобина в их крови. Ученые назвали их помпейскими червями потому, что они, как и жители древних Помпеев в Италии, живут на краю вулкана, который может в любое мгновение погубить их. Сверху на них постоянно сыпется «пепел» курильщика. А между помпейскими червями ползают мелкие кольчатые черви, которые выискивают покинутые хозяевами пустые трубки, чтобы поселиться в них.

Рис. 2. Помпейский червь.

Помпейский червь, живущий на стенке чёрного курильщика, – весьма совершенное и высоко организованное существо. Фото с сайта: http://ru.abfs.lv/tm/black-smokers

Ещё ниже, в отдалении от устья курильщика, там, где температура опускается ниже 40 градусов, видны сплетения белых трубок гигантских (до 2,5 м) червей с ярко-алыми щупальцами. Эти черви живут в хитиновых или белковых трубках, которые нижней частью прикреплены к поверхности трубы курильщика. Их алые щупальца, наполненные кровью, висят сверху наподобие бороды. Отсюда и название такого типа червей: погонофоры — несущие бороду. А открытую на чёрных курильщиках разновидность погонофор назвали вестиментиферами.

Вестиментиферы – автотрофные животные – недавно открытый класс типа погонофор.

Далее пространство вокруг трубы курильщика на несколько десятков метров заселено огромными двустворчатыми моллюсками длиной 30–40 сантиметров. Между моллюсками и в зарослях трубок ползают тысячи белых крабов и слепых раков, миллионы креветок и т. д. Всего открыто около 500 различных видов животных, и для 80 % из них нет аналогов на поверхности океана.

Рис. 4. Гигантские двустворчатые моллюски.

На вершине экологической пирамиды курильщиков находятся хищники — глубоководные осминоги и хищные рыбы термарцесы (адские церберы). Медленно и уверенно плавают они вокруг в поисках крабов или креветок на обед.

Рис. 5. Термарцес Цербер (адский цербер) — Thermarces cerberus.

Красота и богатство сообществ черных курильщиков, резко контрастирующие с бедным и однообразным населением ложа океана, так поразили исследователей, что некоторые из гидротермальных оазисов называются в научной литературе весьма поэтично: «Райский сад», «Розовый сад» и т. п. Но возникает вопрос: каким образом поддерживается жизнь в этих райских садах, куда не проникает солнечный свет и которые полны ядовитых с нашей точки зрения веществ? Это сероводород, сульфиды тяжёлых металлов, углекислый газ и т. д. Их концентрация в водах курильщика превышает концентрацию в обычной морской воде в сотни миллионов раз. Для наземных организмов и тех, что живут в океане в поверхностном слое, это было бы смертельно. А животные курильщиков спокойно выживают в такой среде. Добавим к этому высокие температуры и сверхвысокие давления, царящие на глубине океана. Сейчас учёные уже знают ответ на этот вопрос.

Конечно, не все обитатели гидротерм питаются бактериями напрямую. Система устроена сложнее: имеется лишь несколько таких видов. В Тихом океане это вестиментиферы и различные виды двустворчатых моллюсков. В Атлантике распространены креветки римикарисы. Они лишены обычных глаз, зато у них развился специальный орган — термоглаза, — работающий в инфракрасном диапазоне и позволяющий видеть струи кипятка.

Рис. 6. Скопление креветок. При увеличении видны белые термоглаза.

Но хитрее всех устроились вестиментиферы. При их изучении было обнаружено, что во взрослом состоянии у них нет ни рта, ни кишечника. Как же они питаются? Оказалось, что в туловище у вестиментифер есть особый орган — «трофосома».

Рис. 7. Препарированная вестиментифера.

Источник

Черные курильщики

Черные курильщики (черные курильщики) — гидротермальные источники в рифтовых зонах мирового океана, вода которых насыщена соединениями металлов и серы, в результате чего имеет черный цвет. Вокруг таких источников образуется уникальная экосистема.

История исследования

Открытие гидротермальных систем на океанических хребтах стало возможным благодаря тому, что в 70 годах ХХ столетия было построено батискафа, способные погружаться на глубины до 4 км. Во время погружения на батискафе «Элвин» (США) в восточной части Тихого океана (район Галапагосских островов) было впервые найдено гидротермальные источники, температура воды на выходе которых достигала 370 ° С, кроме того, вода в них должна черный цвет благодаря высокой концентрации соединений серы; эта особенность обусловила название источников — черные курильщики. Впоследствии подобные образования было найдено во всех океанах. Известны также белые курильщики, образующиеся при более низких температурах (200-300 ° C).

Строение и функционирование черных курильщиков

Все черные курильщики находятся в рифтовых зонах океанов, которые представляют собой глубокие ущелья, расположенные вдоль оси срединно-океанических хребтов. Эти хребты образовались на границе литосферных плит вследствие их различия. Деятельность гидротермальных источников обуславливается тем, что нагретая до 1200 ° С лава поднимается к поверхности и вступает в контакт с морской водой, нагревая ее до 500-800 ° С. Вода просачивается в океанической коры через трещины на глубину до нескольких километров. Горячая вода вымывает из базальта океанической коры минеральные вещества, расширяется и начинает двигаться к поверхности, в сторону меньшего давления. На поверхности она вступает в контакт с очень холодной (до 4 ° С) морской водой, в результате чего минеральные вещества (сульфиды Fe, Cu и Zn) начинают выпадать в осадок и формируют характерные конусовидные образования до нескольких сотен метров в диаметре и несколько десятков метров высотой . Непосредственно черные курильщики представляют собой наросты, состоящие в основном из ангидрита (сульфата кальция) в виде наростов, они расположены в верхней части такого образования.

Биоценоз черных курильщиков

Долгое время считали, что все экосистемы на планете зависят от солнечного света, необходимого для фотосинтеза растений — начального звена пищевых цепей. Считалось, что на дне океана живет очень небольшое количество организмов, которые зависят от экосистемы верхних слоев океана, поскольку на глубину не попадают солнечные лучи, фотосинтез здесь невозможен и питательные вещества могут попасть сюда только с поверхности в виде отмерших остатков организмов. Но открытие черных курильщиков перевернуло представление о жизни на Земле. Здесь обнаружили полноценный биогеоценоз, полностью автономный и независимый от организмов, живущих на поверхности. Это было довольно странно, ведь условия жизни здесь крайне неблагоприятные: с одной стороны, ледяная вода (температура до 4 ° С), с другой — вода, нагретая до температуры свыше 300 ° С, насыщенная ядовитыми соединениями серы и тяжелых металлов с кислотностью 2, 2-2,8 и очень высокое давление, в сотни раз выше, чем на поверхности. Основу пищевой цепи здесь составляют археи, которые в условиях черных курильщиков, поглощают сероводород и углекислый газ, превращая их в сахара. Энергия, которая при этом образуется, используется для синтеза органических веществ, необходимых для жизнедеятельности этих организмов. Архебактерии накапливают здесь довольно большую биомассу и образуют гигантские колонии размером несколько метров, так называемые «мать». Остальные животные в экосистеме гидротермальных источников зависит от этих архебактерий. Вся экосистема, в прямом смысле слова, пропитана Архебактерии — они повсюду: и на голых скалах, и в толще донного ила, и на поверхности животных, и в их тканях. Большинство животных вступила в симбиоз с этими микроорганизмами, поставляя им сероводород и углекислый газ, а бактерии, в свою очередь, кормят хозяина синтезированными сахарами. Здесь встречаются ракообразные, черви, погонофоры, моллюски, всего насчитывают до 500 видов животных, но полностью видовой состав этих биоценозов еще не изучено. Средняя биомасса (50-52 кг / м²) сопоставима со средней биомассой тропических лесов или коралловых рифов.

Типичными животными данной экосистемы является рифтии — организмы, относящиеся к погонофор. Первого представителя Riftia pachyptila было описано в 1981 году, пока известно 15 видов этих животных. Они имеют длину до 2,5 м и 5-7 см в диаметре, тело находится в трубке, которая состоит из белка и хитина, одной стороной она прикреплена к субстрату, на второй есть отверстие, из которого выходят щупальца животного. Ученых очень заинтересовали эти организмы, поскольку последние имеют необычный для животных способ питания. Они не имеют рта и ануса, но содержат специальный орган — трофосому, в которой живут автотрофные архебактерии. Рифтии обеспечивают их кислородом, углекислым газом и сероводородом, которые транспортируются кровеносной системой животных, предоставляют им защиту от поедания, а бактерии, окисляя соединения серы и синтезируя органические вещества, питающие хозяина.

Кроме Рифт, в симбиозе с бактериями живут двустворчатые моллюски калиптоґена гигантская (Calyptogena magnifica) и глубоководника теплолюбивый (Bathymodiolus thermophilus Kenk & Wilson, 1985). Они получают питательные вещества как от бактерий, живущих на их жабрах, так и с внешней среды.

Также характерным видом биоценоза черных курильщиков помпейские черви (Alvinella pompejana). Эти животные относятся к полихет и получили свое название от засыпанных вулканическим пеплом Помпеи, потому что они живут в зоне горячей воды (40 — 50 ° С) и на них постоянно падает «пепел» из частиц серы.

Рифтиямы и помпейского червями питаются хищники, такие как белые крабы (Bythograea thermydron Williams, 1980) и Cyanograea. Некоторые организмы, живущие в этих экосистемах, могут встречаться и за их пределами. К ним относятся некоторые хищники, например рыба из семейства Термарцесив (Thermarces cerberus), осьминог Grimpotheutis, десятиногие слепые раки (Munidopsis Whiteaves, 1874) и др.

Среди фауны черных курильщиков было найдено организмы, которые считались вымершими много миллионов лет назад. Среди них усоногие ракообразные рода Neolepas, брюхоногие моллюск Neomphalus, двустворчатый моллюск Bathypecten. Скорее всего эти организмы не выдержали конкуренции с более молодыми и прогрессивными видами на мелководье и они были вытеснены в неблагоприятные условия глубоководных гидротермальных источников.

Роль черных курильщиков в формировании месторождений полезных ископаемых

Открытие черных курильщиков, выносят большое количество рудного вещества, состоящий из сульфидов железа, меди и цинка, позволила геологам отследить процесс формирования рудных месторождений. Эти процессы происходят в наше время, но подобным образом формировались месторождения колчеданных руд в тех местностях, которые сейчас находятся на суше.

Источник