В одно приятное утро у острова Лусон, самого большого суши на архипелаге Филиппин, я скинул деревянную лодку с узким корпусом в акваланге и спустился в залив Батангас. Свет изменился от бирюзового до горо-зеленого, когда поверхность отступила. На 85 футах я встретился с пятью восходящими дайверами, их тела были заключены в механические панцири из шлангов, стальных резервуаров и камер - более 100 фунтов снаряжения на человека. Барт Шепард, один из членов этого бионического квинтета, передал мне сетчатый мешок, наполненный образцами, каждое животное плыло по течению в своем собственном пластиковом пакете, похожем на содержимое снежного шара. Я смотрел на животных внутри: яркие оранжевые проволочные кораллы, прозрачное желе из гребешка, бычки не длиннее сосновой иглы. Некоторые из этих организмов никогда не были описаны наукой.
Связанный контент
- Как команда ученых, работающих под водой, пересмотрела экосистемы рифов
Необнаруженные виды изобилуют в Сумеречной зоне, глобальной полосе глубоководных рифов, которые мало посещаются и менее изучены. Коралловые рифы, которые доминируют в популярном воображении и научной литературе, представляют собой неглубокие, освещенные солнцем сады, доступные даже любителям дайвинга. Однако погрузитесь ниже 130 футов или около того, и вы окажетесь в смутном новом мире. Знакомые твердые кораллы уступают техниколорам с мягким телом, которые колеблются в потоке, как сновидения лихорадки Сьюсса Рыба-попугай и рыба-кролик уступают светящимся окуням и белоглазым глазам. Сумеречная зона, известная исследователям как мезофотическая зона или зона «среднего света», является рифом с дефицитом растительной жизни, царством пожирателей планктона и плотоядных.
« Круто спрыгнуть с борта лодки и свободно упасть в место, где раньше никто не был», - сказал мне Шеперд, директор аквариума Калифорнийской академии наук, как только мы всплыли на поверхность и вернулись к лодке., традиционное филиппинское ремесло, называемое бангкой . Будучи под водой в течение пяти часов, на глубинах, давление которых превышало 200 фунтов на квадратный дюйм, Шепард казался истощенным, но довольным. «Мне нравится, что вы все еще можете сделать это на этой планете», - сказал он.
Коралловые рифы являются одними из наиболее уязвимых мест обитания в мире: они подвержены изменениям климата, разграблены в результате чрезмерного вылова рыбы, отравлены загрязнением. Но в то время как сохранение сплотилось в пользу кораллов, глубокие рифы долгое время оставались вне поля зрения и разума. В последнее десятилетие ситуация начала меняться: с 2010 года было опубликовано более 500 статей о мезофотных рифах, что вдвое больше, чем за предыдущие 50 лет вместе взятых. Теперь становится все более очевидным, что в мезофотических зонах мира несоразмерно велика доля морского биоразнообразия.
По своему богатому и причудливому биоразнообразию Сумеречные зоны мира напоминают не что иное, как подводные острова. Со времен Дарвина биологи признали, что земные острова являются котлами видообразования, что, как однажды сказал ученый Дэвид Кваммен, «географическая изоляция - это маховик эволюции». Как Галапагосские острова кишат уникальными зябликами и черепахами, так и мир Сумеречные Зоны функционируют как острова глубоких, производящих эндемичные виды благодаря их одиночеству.
Растущее понимание науки мезофотической зоны было с трудом завоевано. Только горстка элитных технических дайверов способна проникнуть в темные бездны Сумеречной зоны. «Ваша главная мысль, когда вы там, - сказал мне в тот вечер Луис Роча, куратор Калифорнийской академии рыб и один из руководителей экспедиции, - поддерживает себя в живых».
Мало кто из ученых видел больше неисследованных рифов, чем Роча, Шепард и их команда. С 2013 года Калифорнийская академия организовала серию исследовательских экспедиций в Сумеречные зоны в таких местах, как Вануату, Пулау, остров Пасхи и Бразилия. Прошлым летом я присоединился к команде для недельного погружения вдоль прохода Филиппин на острове Верде, узкого пролива, где встречные течения питают некоторые из самых богатых морских местообитаний планеты. Команда Академии из девяти человек искала ответы на ряд насущных вопросов: какие виды часто встречаются в мезофотической зоне? Как глубокие рифы соединяются с их мелкими коллегами?
И самое неотложное: что нужно сделать, чтобы сохранить экосистему, настолько неясную, что мало кто даже осознает, что она существует?
Новый вид рыб-бабочек обнаружен командой дайвинга Калифорнийской академии. (Луис Роча / Калифорнийская академия наук) Истоки современной подводной разведки датируются 1943 годом, когда Жак-Ив Кусто в сотрудничестве с инженером Эмилем Гагнаном создал Aqua-Lung. Их изобретение, дыхательный аппарат, который поставлял разнообразный воздух из баллона со сжатым газом, дал начало современному подводному плаванию и золотому веку морских исследований: наконец, ученые могли исследовать море, не привязываясь к поверхности шлангами. «Ночью у меня часто были видения полета, когда я расправлял крылья руками», - писал Кусто в своих мемуарах «Тихий мир» в 1953 году. «Теперь я летал без крыльев».
В действительности крылья Кусто все еще были обрезаны. Границы обычной подводной лодки лежат на отметке 120 футов; Спуститесь глубже, и вы столкнетесь с опасными для жизни недугами, чтобы заполнить медицинский учебник. Мало кто понимает опасность глубоководных исследований рифов лучше, чем Ричард Пайл, гавайский зоолог, который был временно парализован почти смертельным исходом декомпрессионной болезни - страшного состояния, известного как изгибы, вызванного ростом пузырьков азота в кровотоках дайверов. во время слишком быстрых восхождений - во время погони за рыбой в Палау в 1986 году.
Хотя Пайл, которому тогда было 19 лет, целый год ходил с тростью, его заколка со смертью только укрепила его желание побывать в бездне. В конце 1980-х годов он и другие адаптировали методы подводного плавания к исследованиям рифов, запустив технологическую революцию, которая впервые открыла Сумеречную зону для изучения.
Их усилия перевернули нашу концепцию структуры коралловых рифов. «Мезофотный риф оказался в 80% среды обитания», - удивляется Пайл сегодня. «На протяжении десятилетий наш взгляд на коралловые рифы был обратным».
Хотя нововведения Пайла сделали возможным исследование Сумеречной зоны - «людям труднее совершать глупые ошибки и убивать себя», - сказал он мне, - это остается сложной технической задачей, как я обнаружил, когда посетил команду Калифорнийской академии на Филиппинах. В герметичной среде Сумеречной зоны старый добрый воздух становится токсичным: нормальная концентрация кислорода вызывает приступы, в то время как азот может стать наркотиком, настолько дезориентирующим, что добавление двух и двух на ваши пальцы кажется таким же сложным, как теоретическая физика. Чтобы преодолеть это токсическое воздействие, дайверы вдыхают специально смешанный коктейль из газов, основным ингредиентом которого является гелий.
Есть причина, по которой Барт Шепард и другие дайверы из Калифорнийской академии выглядели настолько утомленными машинами: их жизнь зависит от батареи точно откалиброванного снаряжения. Ребризеры рециркулируют каждый выдох; канистры скруббера улавливают отходящий газ углекислый газ, превращая его в карбонат кальция; компьютеры вводят точные потоки кислорода в воздушные шланги. Каждый дайвер несет три резервных танка, на случай, если ребризер выходит из строя и ему приходится отступать к поверхности.
Во время прошлогоднего погружения Маврикий Белл, сержант-инструктор Академии, отвечающий за безопасность погружений, начинал утро, рассматривая с экипажем все мучительные способы, которыми они могли погибнуть под водой. «Нет ничего тривиального в том, что мы делаем», - напомнил он им. «Это так же сложно, как дайвинг».
Погружения в сумерках еще больше ограничиваются временем. Чем глубже вы идете и чем дольше проводите на глубине, тем больше азота поглощает ткани вашего тела, и тем больше ваш риск страшных изгибов. В своих самых глубоких погружениях Шепард, Роча и их товарищи по команде могут провести не более 10 минут на дне, превращая каждый спуск в безумную схватку, чтобы собирать животных, считать рыбу и снимать видео, прежде чем мигающие огни на дисплеях сетчатки предупреждают их о своем драгоценном времени. вверх
На полпути через 10-дневную экспедицию на Филиппины усталость закралась в команду, незаметная и носящая, как пузырьки азота. Экипаж собрал два десятка образцов кораллов и отправил их во временный аквариум в местном гостиничном номере для возможной транспортировки обратно в Калифорнию. Более неуловимыми были их основные цели: безвкусные беспозвоночные, известные как гребневики, которые команда окрестила «морскими пипами» за их сходство с конфетами зефира в форме зайчика.
Во время прошлых экспедиций гребневики украшали практически все поверхности в мезофотической зоне залива Батангас. Теперь вы можете сосчитать их все в одной руке в перчатке. Их необъяснимое отсутствие, казалось, дразнило Шепарда и Рочу, насмешливое напоминание о том, как мало они знали о обитателях Сумеречной Зоны.
«В прошлом году мы могли собрать 50 морских пипсов за одно погружение», - вздохнул Роча тем вечером, тяжело опустившись на веранду отеля с пивом в руках. Он застонал, звук, который содержал нотки разочарования и истощения. «Я чувствую, как будто меня повесили над балкой и ударили бейсбольной битой». Роча развернул свой ноутбук, чтобы просмотреть фотографии за день, и быстро взбодрился, увидев Grammatonotus brianne, саблю с ярким хвостом и закатными бочками - рыба, которую он и его коллеги описали только в прошлом году. «У нас есть около 15 новых видов, которые мы должны описать в очереди прямо сейчас», - сказал он мне.
Если кто-то и может принять наказание в сумеречной зоне, то это Роха, бодрый бразилец, который решил стать биологом, когда учитель третьего класса принес в аквариум с гуппи. Большинство рыбных биологов Бразилии тяготеют к Амазонке; Роча совершил одно путешествие к реке и решил, что вместо этого ему суждено изучить морскую воду. В колледже он часто пилотировал моторную лодку три часа в море и нырял на 70 метров в обычном воздухе, то же рискованное занятие, которое едва не убило Ричарда Пайла. «Это был сумасшедший дайвинг», - смеялся он с небольшим сожалением.
В конечном счете, его жажда знаний перевесила его инстинкт самосохранения. «С тех пор, как я начал заниматься дайвингом, весь мой толчок заключался в поиске новых видов, чтобы понять, почему и как рифы настолько разнообразны и как их виды взаимодействуют друг с другом», - сказал он. И нигде не проводится такое фундаментальное экологическое исследование, более досадное или более важное, чем в Сумеречной зоне.
Яркие оранжевые чашечные кораллы, подобные этим, живут на вертикальных поверхностях и спускаются на огромные глубины. (Луис Роча / Калифорнийская академия наук) Несмотря на свою цветочную внешность, кораллы - животные. Но они также являются половиной симбиотических отношений: многие кораллы содержат микроскопические водоросли, называемые зооксантеллами, фотосинтезирующими растениями, которые кормят своих хозяев в обмен на укрытие.
Это деликатное партнерство. Когда температура воды становится слишком высокой, нагретые жаром кораллы вытесняют своих гостей, становятся призрачно белыми и, в конце концов, умирают, пагубное явление, называемое обесцвечиванием. По мере того как климат нагревается, обесцвечивание участилось. Горячая протяженность, которая длилась с 2014 по 2017 год, поразила 70 процентов мировых рифов и привела к гибели более 80 процентов кораллов в некоторых уголках Большого барьерного рифа Австралии. Последствия этой катастрофы будут длиться годами.
Где глубокие рифы вписываются в эту мрачную картину, издавна вызывало восхищение. В 1996 году Питер Глинн, специалист по кораллам в Университете Майами, начал рассуждать в статье о причинах обесцвечивания. Отметив, что температура воды на солнечных мелководьях, как правило, была выше, Глинн высказал предположение, что более холодные мезофотические глубины могут «служить убежищем для популяций кораллов», создавая оплот, где обитатели рифов могут выжидать, когда условия поверхности становятся слишком жаркими, чтобы с ними справляться.
С тех пор целый ряд исследователей изучил гипотезу рефуги в глубоком рифе, выясняя, может ли Сумеречная зона обеспечить безопасность не только от обесцвечивания, но и от других факторов, вызывающих воздействие на поверхность, таких как ураганы, загрязнение окружающей среды и перелов. Результаты были неоднозначными. В то время как карибские ураганы уничтожили приповерхностные кораллы и пощадили глубокие - пункт в пользу гипотезы - некоторые мезофотические рифы фактически кажутся более восприимчивыми к обесцвечиванию, возможно, потому, что приповерхностные кораллы лучше приспособлены к горячей воде.
В 2017 году исследовательская группа под руководством Пима Бонгаертса, биолога из кораллов в Университете Квинсленда, обнаружила, что блюдца кораллов на глубоких рифах Бермудских островов генетически отличается от мелких, что позволяет предположить, что популяции на разных уровнях глубины редко смешиваются. «Мой общий вывод заключается в том, что гипотеза Рефугиа может быть весьма актуальна для определенных отдельных видов, но она может играть лишь ограниченную роль в общей экосистеме», - сказал мне Бонгаертс. «Это сложнее, чем простой ответ« правда или ложь ».
Пока что данные Калифорнийской академии, похоже, представляют собой удар по гипотезе Рефугиа. Вместо того, чтобы делиться видами с отмелями выше, Роча и его коллеги обнаружили, что мезофотные рифы в основном заняты уникальной рыбой, специализирующейся на жизни в глубине. Среди обитателей Сумеречной зоны есть такие странности, как маленькая сказка (Sacura parva ), розово-желтая жемчужина, которая никогда не была сфотографирована в дикой природе, пока Роча не сфотографировал ее в 2017 году. Пастух видит некоторых мезофотических рыб настолько надежно на определенных глубинах, что он знает, как далеко он спустился, не посоветовавшись со своим компьютером.
Другими словами: рыба зон может быть недостаточно подключена, чтобы применить эффект рефугиума. «Даже те рыбы, которые зарегистрированы как на мелководье, так и в глубокой мезофотической зоне, имеют огромное предпочтение тем или иным», - сказал мне Гудзон Пинейро, аспирант-исследователь ихтиологии в команде дайвинга.
Мало того, что глубокие рифы разделяют несколько видов с мелководьем, они, кажется, не разделяют много видов друг с другом . Когда команда Академии нырнула в Сумеречную зону острова Пасхи, практически все виды, с которыми они столкнулись, были эндемичны для региона; Между тем, только около четверти его мелкой рыбы были эндемичными. Другие исследователи наблюдали подобные закономерности. Когда Ричард Пайл обследовал атолл Куре на Гавайях, он обнаружил, что каждая мезофотическая рыба уникальна для Гавайских островов.
Никто не может объяснить это необычайный эндемизм, но у Пайла есть некоторые идеи. Согласно его «гипотезе постоянства среды обитания», поразительная уникальность фауны Сумеречной зоны была вызвана историческим изменением климата. Когда ледниковые периоды заперли морскую воду и сократившиеся океаны, резко упавший уровень моря омыл многие мелкие рифы, убив их обитателей. После того, как лед растаял и мелководье было снова затоплено, личинки рыб и беспозвоночных переплыли с других рифов, чтобы переселить вновь появившуюся среду обитания. Однако рифы Сумеречной зоны лежат слишком глубоко, чтобы обнажиться падающими морями, что дает их жителям больше времени для превращения в особые виды.
Чем глубже мы погружаемся, тем сложнее становятся глубокие рифы. С каждым годом становится все яснее, что глубокий риф не является монолитной экосистемой; вместо этого это градиент, спектр перекрывающихся слоев среды обитания, характеризующихся различными условиями окружающей среды и сообществами животных. Например, в марте этого года смитсоновские исследователи окрестили новую зону: зону рарифотического, или «недостаточного света», которая начинается чуть ниже мезофотического, около 425 футов.
«Открытие rariphotic действительно помогает лучше определить мезофотику», - сказала мне Кэрол Болдуин, зоолог, который проводил исследование. «Чтобы определить истинную нижнюю границу, вы должны выйти за ее пределы».
Исследователи также начали признавать угрожающие угрозы здоровью глубокого рифа. В некотором смысле, уязвимость Сумеречной зоны является результатом ее крайней недоступности. Во всем мире защитники природы стремились защитить мелкие рифы, создавая морские охраняемые районы, просторы океана, в которых деятельность человека, такая как рыболовство, ограничена. Зачастую МОР лоббируют и финансируют дайверы, чьи туристические доллары стимулируют сообщества к сохранению рифов. Но кто собирается защищать риф, слишком глубокий для посещения большинством дайверов?
К сожалению, примерами пренебрежения Сумеречной Зоной являются легион. После того, как местные жители пожаловались на отходы добычи полезных ископаемых, убивающие прибрежные рифы в Новой Гвинее, Ричард Пайл с отвращением сказал мне, что компания просто свалила свои отходы глубже, «потому что они поняли, что все было только грязью и червями».
По словам Пайла, после формулировки гипотезы Рефугиа, доброжелательные биологи опирались на нее, чтобы выступать за расширение исследований и защиты Сумеречной зоны. Но если «Сумеречная зона» окажется не рефугиумом в конце концов - если она занята не эмигрантами с отмелей, а собственными странными и чудесными существами - это не уменьшит необходимость ее спасения, а просто изменит обоснование. Глубокие рифы - это не дополнение к мелководью, а эволюционные очаги, которые сами по себе требуют защиты.
«Дайв-группы попросят защитить мелкие рифы, и ученые попросят об этом, и заинтересованные граждане попросят об этом», - сказал Роча однажды на борту нашей банки, осматривая свое снаряжение . Он плюнул в свою маску, растирая слюну по углам, чтобы предотвратить запотевание. «Но для глубоких рифов? Это только мы.
Группа пока еще не назвала разновидность песчаного окуня. (Луис Роча / Калифорнийская академия наук) В мой последний день на Филиппинах я взял перерыв, следя за съемочной группой Сумеречной зоны, чтобы исследовать залив Батангас с Ником Йимом и Марисой Авилой, аквариумистами Академии, которым поручено ухаживать за его образцами. Мы часами ныряли на теплых пятнистых отмелях, лучи солнечного света играли на цепких полипах кубковых кораллов и мраморных губах гигантских моллюсков. Зверинец из ослепительных голожаберных веток, морских слизней в длину до пальцев, снабженных внешними жабрами, которые махали, как морские водоросли, вдоль рифа, и из-под выступов всматривались богомолистые креветки.
Когда я заглянул в желтые глаза мурены со снежинкой, я подумал о чем-то, что Барт Шепард сказал мне во время одной из ночных бесед в отеле. Уникальность мезофотических рифов дала повод спасти глубину, но она также сделала угрозы отмелей еще более ужасными. «Если гипотеза рефугиума опровергнута, нет никакого резервного плана для мелких рифов», - отметил Шепард. Он и его команда потратили годы на изучение глубоких рифов мира, но они случайно натолкнулись на новый аргумент в пользу сохранения отмелей. Как тропический лес, в котором ягуары бродят по полу, в то время как туканы пролетают сквозь навес, коралловые рифы представляют собой трехмерную среду, и так же важно учитывать сохранение по вертикали, как и по горизонтали.
В тот вечер я вернулся на курорт и встретил Рочу, который одновременно редактировал фотографии за день, писал письма коллегам в нескольких странах и твиттерам. «Это точно входит в мой безобразный список», - сказал он, когда на ноутбуке появилась неописуемая серая шкура. Он снова постучал по клавиатуре, и вверх выскочила рыба-бабочка, тело которой было покрыто шоколадно-коричневым и светящимся белым цветом, а плавники обрезаны флуоресцентным желтым.
«Что это?» - спросил я.
Роха хихикнул, сложив руки вместе с радостью. «У этого нет имени», - сказал он. "Еще."
