Обитатели земных глубин. О самых странных существах на планете - Карен Ллойд

просуществовали бы еще несколько миллионов лет, но с исчерпанием всей пищи и всего кислорода погибли бы и они. А вот у подземных жителей, как вы можете догадаться, все было бы прекрасно. Возможно, они бы даже не заметили, что чего-то не хватает. На самом деле даже те обитатели земных недр, которые в обычной ситуации зависят от поступления кислорода с поверхности, могут избежать асфиксии, поскольку другие их собратья производят небольшое количество кислорода2[9]. И никого из этих ребят не волнует, встает ли солнце по утрам или нет. Они зарыты в земной коре слишком глубоко, чтобы это замечать.

Организмы из подземных экосистем, о которых я рассказывала до сих пор, почти не зависят от условий на поверхности (даже от существования солнца), однако организмы из подземных экосистем второго типа – их полная противоположность. Они целиком и полностью зависимы от продуктов жизнедеятельности верхнего мира, как жители островов – от поставок пищи с континента. Самая обширная подземная среда, нуждающаяся в пище из верхнего мира, – это морские отложения. Толщина морских отложений может достигать десятков километров, и они есть на дне всех океанов мира, а это весьма значительное пространство для жизни. Отложения накапливаются за счет непрерывного осаждения всякой всячины из толщи океана или из стоков с поверхности суши. Этот ил[10] служит источником питательных веществ, энергии и твердых субстратов для подземных микроорганизмов. В устьях крупных рек, таких как Ганг или Нил, отложения накапливаются быстро. В таких местах упавшая частица остается на поверхности дна лишь несколько столетий, а затем оказывается захороненной под свежими слоями отложений.

Однако в других местах, например в центре Тихого или Атлантического океана, дно покрывается илом медленно. Поблизости нет континентов с реками, которые разбрызгивают все, как грязные пожарные шланги. Даже песчаные бури из Сахары или Гоби сюда не долетают. Но удаленность от континентов не только снижает скорость накопления осаждений, но и уменьшает количество планктона на поверхности, а ведь этот планктон тоже мог бы выпадать на дно после того, как его съедят, переварят и переработают при прохождении через толщу океана. Дело в том, что фитопланктон нуждается не только в солнечном свете, но и в железе, которое поступает главным образом с речной водой и с ветром из пустынь. Таким образом, срединная часть океана – обширнейшее пространство искрящейся чистой голубой воды шириной в сотни километров. В таких местах осевшие частицы могут лежать на дне тысячи лет или дольше, пока их не покроют новые слои отложений и не вдавят под поверхность дна.

Как ни странно, хотя отложения поступают на дно из рек или разлагающегося планктона, многие обитатели земных недр, которые тут живут, имеют другое происхождение. Микробы из глубоких слоев придонных отложений мало похожи на тех, что встречаются в реках и океанах. Это самостоятельные существа, хотя и питаются они готовыми обедами из других источников.

Возможно, вам интересно узнать, как выглядят образцы из подобных экзотических сред, которые ученые отбирают на дне океана. Чаще всего на вид в них нет ничего примечательного. Они выглядят как обычная грязь, камни или жидкость, и это может разочаровать, если учесть, как сложно их добывать. Время от времени со мной связываются продюсеры или сценаристы научных телепередач и документальных фильмов, заинтересовавшиеся (вполне оправданно) исследованиями глубоких земных недр. В ходе беседы мне обязательно задают вопрос: “Как ваши образцы будут выглядеть в кадре?” Когда я отвечаю: “Ну, наши образцы – это грязь. Они выглядят как… грязь”, собеседник обычно говорит, что ему было приятно пообщаться и он свяжется со мной позднее.

Но именно своей “банальностью” подземная биосфера Земли так интересна. Грязь есть повсюду, и это означает, что она важна. Объем ила[11] на дне всего Мирового океана эквивалентен объему Атлантического океана3. И в расчете на кубический метр содержание микробных клеток в иле от ста до ста тысяч раз выше, чем в морской воде4. Трудно даже представить, сколько живых организмов обитает в глубинах земных недр. Общее количество микробов в подземных морских отложениях оценивается в 2,9 × 1029 клеток, что примерно в сто тысяч раз больше, чем количество звезд во Вселенной5. Но это еще не весь подземный мир. С учетом живых организмов, обитающих под поверхностью суши, это число как минимум удваивается6. Кроме того, некоторые клетки могли найти ниши с более высокой концентрацией пищи, чем в среднем, и там больше живых организмов, чем предсказывают модели. Поэтому реальное количество микробных клеток в подземной биосфере, безусловно, намного превышает эти оценки.

Важно отметить, что два типа подземных сред, о которых я рассказала, не являются взаимоисключающими. Например, вспомним об иле, который мы с моими коллегами собирали в пластиковые пробирки с помощью роботизированного устройства на погружном аппарате “Джонсон-Си-Линк II” у метановых источников на дне океана. Когда я потом анализировала образцы в нашей лаборатории в Университете Северной Каролины, я обнаружила, что в этой липкой черной грязи содержались бактерии и археи, поедавшие пищу, которая оседала на дно океана из толщи воды вместе с другими частицами. В этом ничего удивительного нет. Но интересно, что еще я обнаружила микробов, питающихся метаном и водородом, которые выделяются в виде пузырьков из старых нефтяных отложений7. И соседствуют они с микробами, питающимися тем, что падает сверху. Замечательно, что такое сочетание поверхностных и подповерхностных источников пищи приводит к росту численности микробных популяций и делает эти сообщества устойчивыми и разнообразными. Не исключено, что нам предстоит открыть еще много таких горячих точек в земной коре по всей планете.

Вероятно, так и будет. Однако в отложениях, не имеющих хорошего источника химических веществ, с увеличением глубины среда меняется критическим образом. На глубине нескольких метров наблюдается безнадежная ситуация: в более глубоких слоях отложений нет свежих источников пищи. И микробы вынуждены находить иные способы существования, питаясь тем небольшим количеством пищи, с которой они были захоронены. Представьте, что вам выдали прекрасный обед для пикника, но с условием, что этой еды вам должно хватить на всю оставшуюся жизнь. Удивительно, но подземные организмы каким-то образом с этим справляются. Как им это удается? Мы точно не знаем. Отчасти потому, что, как мы увидим в следующей главе, проникнуть в глубины твердой земли в поисках образцов намного сложнее, чем кажется.

Глава 2

Вгрызаемся в твердую землю

Для всех подземных сред, откуда бы в них ни поступала пища – снизу или сверху, справедливо одно и то же