Ни одно место на Земле не свободно от человеческого влияния, даже дно самых глубоких траншей в океане.
Обнаружено, что похожие на креветки твари из трех траншей в западной части Тихого океана жуют еду, которая опускается с поверхности, оставляя уникальную химическую характеристику в результате десятилетних испытаний ядерной бомбы в телах глубоководных ракообразных. Результаты, опубликованные недавно в Geophysical Research Letters, не только помогают морским ученым выяснить, как выживают эти обитатели дна, но и подчеркивают глубину, до которой может проникнуть влияние человечества.
Глубокие океанические траншеи могут быть одними из наименее изученных уголков на Земле. Самая глубокая из них, Марианская впадина в Тихом океане, достигает примерно 36 000 футов ниже уровня моря. (Гора Эверест могла сидеть на дне, а его вершина все еще лежала бы под водой, протянувшейся более чем на милю). Внизу температура колеблется чуть выше точки замерзания, и вода оказывает давление более чем в 1000 раз, которое ощущалось на поверхности.
«Биологически [океанские] траншеи считаются наиболее нетронутыми местами обитания на Земле», - говорит Вейдонг Сун, геохимик из Института океанологии в Китае и соавтор нового исследования. «Нас интересует, как жизнь там выживает, каков ее источник пищи и влияет ли деятельность человека».
Lanceola clausi, амфипод для быка, редкий глубоководный вид, пойманный ниже 1000 метров. (Расс Хопкрофт / Универсальный исторический архив / UIG через Getty Images) В этих темных глубинах одним из наиболее распространенных тварей является похожий на креветок амфипод, семейство ракообразных, которые добывают пищу на дне океана. Откуда берется эта еда - вопрос спорный. Потенциальные источники включают кусочки, которые просачиваются вверх из недр Земли, богатый питательными веществами осадок, который скатывается по крутым стенкам траншеи, или вкусный детрит, который доносится с поверхности.
Недавний отбор глубоководных амфипод дал Sun и его коллегам шанс разгадать эту морскую загадку. Используя ловушки с наживкой, два китайских исследовательских судна в 2017 году собрали амфипод из трех траншей в западной части Тихого океана, включая знаменитую Марианскую впадину. Команда Sun провела химический анализ мышечной ткани и кишечника амфипод и обнаружила повышенный уровень углерода-14, тяжелого варианта углерода. Уровни близко соответствовали уровням, обнаруженным вблизи поверхности океана, где количество углерода-14 выше, чем обычно, благодаря испытаниям с ядерными бомбами, проведенным более полувека назад.
Углерод бывает нескольких видов, в зависимости от того, сколько нейтронов заложено в его атомное ядро. Приблизительно один из каждого триллиона атомов углерода на Земле имеет два дополнительных нейтрона. Эта форма, известная как углерод-14, возникает естественным образом благодаря высокоскоростным атомным частицам из глубокого космоса, проникающим в атомы азота. Но в середине 20-го века люди удвоили количество углерода-14 в атмосфере.
По данным Международного агентства по атомной энергии, с 1945 по 1963 год Соединенные Штаты и Советский Союз (при небольшой помощи Великобритании и Франции) взорвали около 500 ядерных бомб, 379 из которых взорвались в атмосфере. Эти испытания резко увеличили количество углерода-14 на нашей планете. Договор о запрещении испытаний 1963 года положил конец большинству атмосферных и подводных испытаний, и уровни углерода-14 в атмосфере начали медленно возвращаться к норме - хотя они все еще выше, чем доядерные уровни - как в океанских водах и на суше поглощенный углерод из воздуха.
Это устойчивое снижение уровня углерода-14, период полураспада которого составляет около 5730 лет, стало полезным инструментом для определения возраста и источника органического вещества. На протяжении жизни любого организма он привязывается к углероду в окружающей среде. Когда организм умирает, этот обмен прекращается. Измеряя, сколько углерода находится в форме углерода-14, исследователи могут определить, когда погиб организм.
Различные места на Земле также имеют весьма изменчивые запасы углерода-14. Органический материал изнутри планеты в значительной степени свободен от углерода-14. Отложения со стен океанской траншеи также имеют очень низкий уровень. Но материал с поверхности океана отражает относительно большие количества в атмосфере.
В мышечной ткани собранных амфипод уровни содержания углерода-14 близко соответствовали поверхностным уровням с 2004 по 2007 годы, что говорит о том, что эти существа живут более десяти лет. Их двоюродные братья у поверхности обычно живут всего два года. Между тем, только что переваренная пища в кишках амфипод содержала уровни углерода-14, аналогичные тем, которые были обнаружены в современных образцах поверхности, что позволяет предположить, что поверхностный флоатам быстро падает в самые глубокие траншеи, где амфипод засыпают его.
Карта Марианской впадины с надписью Challenger Deep, самой глубокой известной точки в океане с глубиной около 36 000 футов. (Kmusser через Wikicommons CC BY 2.5) Хотя подпись ядерной бомбы была зафиксирована в нескольких милях вниз по Западной Атлантике, никто не видел ее такой глубиной раньше. «Это просто интересно, когда все выходят», - говорит Роберт Ки, океанограф из Принстона, который не участвовал в этом исследовании. Он указывает, что, начиная примерно на милю ниже поверхности северной части Тихого океана, уровни углерода-14 близко соответствуют тому, как выглядела атмосфера до испытаний бомб. «Высокий углерод-14 [у амфипод] может поступать только из пищи, которая идет сверху», - говорит он.
Обилие материалов, созданных в ходе испытаний ядерных бомб высоко в небе, обнаруженных в телах глубоководных амфипод, подчеркивает очень тесную связь между деятельностью человека и самыми изолированными участками моря.
«Это действительно выдающиеся результаты, но я не удивлен», - говорит Тимоти Шэнк, исследователь Океанографического института Вудс-Хоул. «После 25 лет исследований и исследований глубоководных экосистем я обнаружил, что их связь с нами ближе, чем мы когда-либо думали». Туалеты и душевые кабины скрываются в двух милях вниз, говорит он, в то время как мусор из пластика и металла стал более чем 30 глубоководных каньонов у восточного побережья США.
И это не первый случай, когда исследователи видели окопных амфипод, занимающихся мусором человечества. В 2017 году в газете « Nature Ecology & Evolution» сообщалось, что амфипод из двух траншей в Западной части Тихого океана содержали повышенные уровни ПХД промышленных загрязнителей, которые когда-то широко использовались в электронных устройствах, и ПБДЭ, антипирен. У некоторых амфипод Марианской впадины уровни ПХД были в 50 раз выше, чем у крабов, пойманных у реки Ляохэ, одной из самых загрязненных рек в Китае.
Sun и коллеги не покончили со своими амфиподами или богатой экосистемой, которая процветает в этих подводных каньонах. «В очень глубоких, очень темных местах много существ», - говорит Сун. «Мы хотим понять, как экосистема справляется с деятельностью человека… и как система реагирует на это сильное загрязнение с поверхности».
