Книга слизи. Скользкий след в истории Земли - Сюзанна Ведлих

Вернадский еще более чем за сто лет до гипотезы Геи Лавлока развил концепцию биосферы. Это произошло после того, как он во время прогулки в Альпах пришел к выводу о тесной связи истории космоса с жизнью. Связующим звеном оказалась геология нашей планеты – одна из многих областей научных интересов Вернадского.

Он считал океаны концентрацией живого вещества, которое в виде некой пленки покрывает и землю, и морские пространства. Его слизи, опять же, упорядочивают и стабилизируют эти чувствительные среды обитания. В какой-то степени это мягкие края моря, в которых песок и полезные частицы собираются в виде морских отложений. Вода снова и снова подхватывает их и переносит в другое место. Этот феномен распространяется в том числе и на эстуарии, береговые области, а также континентальный шельф, представляющий собой подводную часть суши.

Почему мягкое морское дно и его края вообще имеют такое значение? Морские отложения могут принимать разные формы: образовывать дюны, нежные волны, а также разглаживаться до плоской поверхности. Эти формы влияют на направление и скорость потока воды в конкретных областях. В случае эстуариев, к примеру, от формы отложений на дне зависит судоходность водного пути. Даже при прокладывании подводных морских кабелей нужно учитывать дно водного объекта. Если вкратце, то люди используют эти прибрежные области совершенно разными способами, поэтому им нужно учитывать характер подводных отложений, а также при возможности уметь точно предсказать их будущее развитие. Это очень важно, поскольку, по всем прогнозам, в результате изменения климата поднимется уровень воды в океане, что может нарушить сбалансированные процессы на упомянутых выше пограничных поверхностях.

Соответствующие компьютерные симуляции сначала не приносили никакой пользы. Вычисления показывали более значительные формы отложений, чем те, которые ученые видели в реальности. Таким образом, что-то явно шло не так. Дело в том, что компьютерные модели основывались на песке как на главном виде отложений, чьи частицы, правда, не взаимодействуют между собой и легко передвигаются. На дне настоящего водоема важную роль играет ил. Его тоже нужно учитывать, потому что он обеспечивает по крайней мере слабую связь между частицами. Самым большим упущением были, конечно, биологические слизи. Они могут буквально склеить частицы как на дне водоема, так и на берегу и, следовательно, стабилизировать весь осадок. Иными словами, дно может выровняться, даже если осадок содержит полпроцента слизи. Это говорит об абсолютно экстраординарной клеящей способности.

Откуда, впрочем, произошел сам гель? Его производят наши старые знакомые. Это, к примеру, черви, которые, используя отложения как среду обитания, проделывают туннели и обволакивают их своей слизью. Не стоит, конечно, забывать и о совокупности микроорганизмов, которые скрепляют субстрат с помощью клейких экзополимеров, а с помощью биопленок запечатывают его поверхность. Особенно выдающимися производителями геля считаются старые добрые диатомовые водоросли. Кстати говоря, они знамениты не только в этой роли.

Рисунок 46. Русский ученый Владимир Вернадский исследовал биосферу (фотография 1934 года) (1). Одноклеточные диатомеи (здесь Arachnoidiscus japonicus, примерно 1870 год) и другие микроорганизмы на берегу производят биопленки, которыми питаются улиты (2, 3)

Эти одноклеточные организмы напоминают филигранные коробочки для таблеток из-за состоящего из двух частей известкового скелета, а на деле являются важнейшей группой среди фитопланктона, занимающегося фотосинтезом. Они синтезируют и направляют невероятное количество органического материала в пищевые цепочки и производят значительную часть кислорода в атмосфере.

Так или иначе, здесь речь пойдет об их гелях, которые важны и на земле, поскольку эти одноклеточные существа в гигантских количествах каждую ночь приплывают к берегу и закрепляются там при помощи экзополимеров. Одна отдельно взятая диатомовая водоросль производит мало слизи, однако массово и вместе с другими производителями им удается склеивать и стабилизировать целые береговые линии. В этом участвуют в том числе илистые отмели, столь органические по составу, что в них увязает любой организм. Именно при таких обстоятельствах канадские ученые наблюдали много тысяч куликов улитов, в результате чего они получили ответ на вопрос, чем питались перелетные птицы, в желудках которых нашли лишь воду и песок? Оказалось, что улиты и, вероятно, другие перелетные птицы питаются богатыми энергией биопленками диатомовых водорослей из ила.

Слизи одноклеточных и других обитающих в морских отложениях существ накладывают отпечаток на зоны приливов и отливов. Правда, в пресной воде в зоне эстуариев они имеют меньшее значение, чем в области осадка. Это связано с тем, что содержание соли в воде существенно влияет на клейкость гелей на дне водоема. Так, в ходе экспериментов было доказано, что биопленки стабилизируют отложения даже в пресной воде. Впрочем, эти пленки обладают гораздо меньшей клеящей способностью, чем морские слизи. Такое соотношение сохраняется, пока морская вода не попадает в эстуарий, в результате чего, во-первых, меняется клейкость существующих биопленок, а во-вторых, в водный поток попадают новые производители геля.

Похожие процессы происходят на засоленных лугах[29] и соленых маршах[30], удаленных от моря, но периодически затапливаемых морской водой во время приливов. Эти особые жизненные пространства можно найти и на Кейп-Коде, где шаткие деревянные дощечки, извиваясь, ведут путешественников сквозь высокую траву. Мне удается дойти до пляжа, не промочив ноги, однако на обратном пути дощечки уже частично погружены под воду. При этом одновременно с водой на них можно увидеть морские отложения и их обитателей. Микроорганизмы, принесенные течением, остаются здесь и начинают производить слизь, если, конечно, они могут приспособиться к своему новому изменчивому жизненному пространству.

Таким образом, они вносят важный вклад в стабилизацию столь чувствительной среды обитания. Сохранение соленых маршей крайне необходимо, поскольку они, будучи некой буферной зоной, защищают берега от эрозии. Более того, они фильтруют поступающие с полей удобрения до того, как они попадают в море. В целом, будь то дно водоема, эстуарий, берег или засоленный луг, речь в любом случае идет о важных жизненных пространствах, подверженных сложным и нестабильным условиям. Если этот хрупкий баланс нарушится из-за изменений климата и океанов, в которых вода окисляется и поднимается, то вид Земли может заметно измениться.

К примеру, есть риск того, что в случае подъема уровня воды соленые марши в будущем могут превратиться в похожие на отмели зоны приливов и отливов. Если к тому же постепенно иссякнут реки, то баланс нарушится и в эстуариях. Энтони Мартин, специалист по ископаемым, рассказывает, что баланиды, также известные как морские желуди, и другие морские виды продвинулись на тридцать километров вверх по течению рек от устья. Получается, что они обитают в водоеме, который теперь уже остается рекой лишь на бумаге. Впрочем, существует еще одна поверхность