Біологи виявили в центральній частині Північного Льодовитого океану багаті життям губкові сади. Вони розташовуються на вершинах згаслих вулканів, що складають хребет Лангсета. Місцеві води бідні їжею, тому губкам доводиться використовувати спадщину гідротермальної спільноти, яка існувала тут понад дві тисячі років тому. Вільноживі мікроорганізми поступово розкладають субстрат, що складається з хітиново-білкових будиночків давно загиблих хробаків-сибоглінід, а симбіотичні бактерії губок допомагають господарям засвоювати вивільнену в результаті органіку. Результати дослідження незвичайної спільноти опубліковані в статті для журналу.
Центральна частина Північного Льодовитого океану бідна життям. Постійний крижаний покрив і короткий вегетаційний період уповільнюють розвиток місцевого фітопланктону - основи морських харчових ланцюгів. Тим не менш, навіть тут існують своєрідні оазиси з надзвичайно багатою донною фауною. Один з них розташований на піках підводного хребта Лангсета, який являє собою ланцюжок з трьох згаслих вулканів - гір Північна, Центральна і Карасика. У 2016 році наукова експедиція на полярному судні «Поларштерн» виявила тут несподівано щільні скупчення губок, що ростуть на глибині понад 585 метрів.
Команда біологів під керівництвом Терези Марії Морганті (Teresa Maria Morganti) з Інституту морської мікробіології Товариства Макса Планка вирішила більше дізнатися про губкові сади хребта Лангсета. Для цього дослідники проаналізували матеріали, зібрані восени 2016 року: зразки живих організмів, фотографії та відеозаписи. Виявилося, що в скупченнях домінують звичайні губки (Demospongiae): , і. Подібний видовий склад характерний для так званих геодієвих губкових садів, які поширені в північних морях на глибині від 150 до 1700 метрів і на широті від 40 до 75 градусів північної широти. Геодієві спільноти на хребті Лангсета стали найпівнічнішими з відомих. Вони розташовані всього в 360 кілометрах від північного полюса.
Крім звичайних губок, місцева спільнота включає менш численні шестилучеві (Hexactinellida) і вапняні (Calcarea) губки, в тому числі - представницю невідомого раніше роду, який був описаний всього три роки тому за матеріалами експедиції на «Поларштерне». Цікаво, що деякі шестилучеві губки ростуть прямо на гілках більш масивних звичайних губок. Губкові сади створюють середовище проживання і для інших живих істот. Морганті та її колеги виявили, що на місцевих губках ростуть мшанки з сімейства Crisiidae, кілька видів сидячих багатощетинкових хробаків-серпулід (Serpulidae) і восьмилучеві корали (Octocorallia). У садах також тримаються численні креветки (їхня щільність становить одну особину на квадратний метр) і морські зірки з офіурами (дві десятих особини на квадратний кілометр). Щільність обох груп тут набагато вища, ніж на морському дні біля підніжжя згаслих вулканів.
Губкові сади на хребті Лангсета займають близько п'ятнадцяти квадратних кілометрів. Найщільніше заселені плоскі ділянки на вершинах вулканічних піків, на глибинах від 585 метрів до 700-750 метрів. Губки покривають половину їхньої поверхні, а на один квадратний метр припадає від семи до одинадцяти примірників цих тварин. Це рекордні значення для геодієвих спільнот. Дно в таких місцях покрито п'ятнадцятисантиметровим шаром кремнієвих спікул - скелетних елементів губок. Площа найбільш густих садів невелика - всього близько 2,5 квадратних кілометра. При цьому зі зростанням глибини губкові спільноти поступово рідшають. На глибині від 1000 до 1200 метрів на один квадратний метр припадає всього 0,8 губки, а на глибині від 1200 до 3500 метрів зустрічаються лише поодинокі екземпляри.
Судячи з усього, губки процвітають на хребті Лангсета. Середній діаметр представників трьох домінуючих видів становить тут сімнадцять сантиметрів, а волога біомаса на деяких ділянках досягає 66 кілограмів на квадратний метр. Середнє значення вологої біомаси губок в садах становить 21,9 кілограма на квадратний метр. Багато примірників активно розмножуються почкуванням, виробляючи на світ нове покоління губок. При цьому живуть місцеві губки дуже довго: середній вік дорослих примірників становить близько 300 років.
Існування багатих життям губкових садів у центрі Північного Льодовитого океану здається неймовірним. Справа в тому, що на перший погляд тут просто немає достатньої кількості їжі для цієї спільноти. Океан над хребтом Лангсета цілий рік покритий льодом, тому первинна продукція фітопланктону тут коливається від одного до двадцяти п'яти грам вуглецю на квадратний метр на рік. Губкам, які годуються за рахунок фільтрації, дістається лише мала її частка: на дно у вигляді частинок детриту осідає всього 0,6 грама органічного вуглецю на квадратний метр на рік. Тим часом, за розрахунками Морганти і її колег, губковим садам необхідно 110 грам органічного вуглецю на квадратний метр на рік. Якби в районі хребта Лангсета розташовувалися гідротермальні джерела або холодні просочування, звідки у воду надходять сірководень або метан відповідно, місцеві мешканці могли б годуватися за рахунок хемосинтезуючих бактерій. Ці мікроорганізми процвітають в подібних умовах і виробляють органіку за рахунок енергії, одержуваної від окислення сірководню і метану. Однак ніякої гідротермальної активності або холодних просочувань в даній місцевості в наші дні не спостерігається.
Підказку вдалося знайти під губковими садами. Виявилося, що субстрат, який покриває вершини трьох вулканічних піків хребта Лангсета, складається не тільки зі спікул живуть тут сьогодні губок, але і з уламків трубчастих хітиново-білкових будиночків давно померлих хробаків-сибоглінід (Siboglinidae) з роду. Ці безхребетні (яких раніше відносили до окремого типу погонофор) селяться біля гідротермальних джерел і холодних просочувань і отримують органічні речовини за рахунок симбіозу з хемосинтезуючими бактеріями. Сьогодні полібрахії не живуть на хребті Лангсета. Однак радіовуглецевий аналіз їхніх трубок показує, що вони мешкали тут за дві-три тисячі років до губок.
Ймовірно, кілька тисяч років в районі хребта Лангсета знаходилися гідротермальні джерела або холодні просочування, навколо яких процвітала типова для таких місць спільнота, залежна від хемосинтезуючих бактерій. Крім сибоглінід, тут також мешкали інші безхребетні, наприклад, спеціалізовані двостворчаті молюски (їхні мушлі віком до семи тисяч років теж присутні в субстраті під губковими садами). У якийсь момент викиди сірководню або метану припинилися і вся локальна екосистема загинула. Однак вона залишила багату спадщину - товстий шар важкорозкладених трубок сибоглінід.
Морганні зі співавторами припустили, що саме будиночки давно померлих хробаків служать основним джерелом їжі для губкових садів на хребті Лангсета. Аналіз стабільних ізотопів вуглецю та азоту в тканинах місцевих губок підтвердив цю ідею. Їх склад більше відповідає трубкам сибоглінід, ніж іншим ймовірним джерелам їжі, включаючи планктон і зважені органічні частинки.
Зрозуміло, губки, будучи фільтраторами, не можуть самостійно витягувати органічні речовини з давніх трубок. Для цього їм доводиться покладатися на допомогу бактерій. Автори з'ясували, що в тканинах трьох домінуючих видів губок з хребта Лангсета дійсно мешкають численні симбіотичні бактерії з типу Chloroflexi, здатні утилізувати органіку, а також переробляти сполуки азоту і сірки. Ймовірно, мікроорганізми, які живуть у субстраті, поступово переводять у розчинний стан хітин, білки та вуглеводи, з яких складаються трубки сибоглінід. Симбіонти губок вловлюють цю органіку і допомагають господарям засвоїти її. На користь цієї гіпотези говорить той факт, що в тканинах губок переважають жирні кислоти, вироблені бактеріями. Цікаво, що губки в садах повільно повзають по дну, збаламучуючи субстрат. Можливо, так вони допомагають бактеріям дістатися до недоступних для них шарів трубок.
Таким чином, губкові сади на хребті Лангсета, ймовірно, існують за рахунок іншої спільноти, яка зникла тисячі років тому. Швидше за все, залишки сибоглінід - не єдина їжа губок: ймовірно, вони також засвоюють розчинену у воді органіку з інших джерел, фіксують неорганічний вуглець за допомогою автотрофних і міксотрофних симбіонтів, а також вловлюють падаючий на дно детрит. Проте така багата екосистема навряд чи змогла б існувати без спадщини попередників. Втім, слід зазначити, що у даної гіпотези є і слабкі місця. Наприклад, залишається неясним, чи дійсно шар трубок сибоглінід досить товстий, щоб забезпечувати губкові сади їжею протягом століть.
Раніше ми розповідали про те, як експедиція на криголамі «Поларштерн» виявила на дні моря Уедделла біля берегів Антарктиди найбільше в світі нерестілище риб. Воно складається з приблизно 60 мільйонів гнізд китових білокровок і простягається на 240 квадратних кілометрів. Це відповідає площі середнього міста - наприклад, Копейська.