Ujawnianie in situ obiegu tlenu, węgla i składników odżywczych w biologicznym hotspotie napędzanym przez gąbki na Arktyce

Życie kwitnące w głębokiej, ciemnej Arktyce

Daleko pod falami, w wodzie bliskiej zamarzaniu i całkowicie pozbawionej światła, naukowcy odkryli zaskakująco tętniącą życiem społeczność: rozległe połacie gąbek głębinowych żyjące na arktycznej podwodnej górze. Badanie to analizuje, jak te pozornie proste zwierzęta podtrzymują cały ukryty ekosystem — zużywając tlen, pochłaniając niewidzialne pożywienie i recyklingując kluczowe składniki odżywcze, od których zależy życie innych organizmów oceanicznych.

Podwodne miasto gąbek

Badania koncentrują się na Schulz Bank, wyniosłym seamountcie wzdłuż Arktycznego Grzbietu Śródoknowego, którego szczyt znajduje się około 580 metrów poniżej powierzchni. Jego wierzch jest pokryty gęstymi „polami gąbek”, gdzie różne rodzaje gąbek tworzą struktury przypominające rafy zbudowane ze szklistych igieł szkieletowych. Pola gąbek tworzą trójwymiarowe siedlisko, które chroni ryby, koralowce i wiele drobnych bezkręgowców. Silne prądy krążą wokół seamountu, zatrzymując cząstki i materię organiczną z sezonowych zakwitów planktonu i dostarczając je na szczyt, co przekształca go w biologiczny hotspot głębinowy mimo surowych, ubogich w pokarm warunków.

Pomiary oddychania i odpadów na dnie morskim

Aby zrozumieć, jak funkcjonuje ta społeczność, zespół użył zdalnie sterowanych pojazdów do umieszczenia przejrzystych akrylowych komór nad fragmentami pola gąbek. Każda komora obejmowała mały fragment dna morskiego i zamieszkujące go zwierzęta. Przez kilka godzin instrumenty rejestrowały zmiany w zawartości tlenu i pobierały próbki wody do analizy drobnych mikroorganizmów oraz rozpuszczonych składników odżywczych, takich jak różne formy azotu i fosforu. Porównując komory z dużą biomasą gąbek z tymi zawierającymi tylko małe lub rozproszone gąbki, badacze mogli oszacować, jak silnie same gąbki napędzają chemię otaczającej wody.

Głębinowy hotspot wykorzystania węgla

Okazało się, że pole gąbek jest potęgą w zakresie oddychania. Społeczność zużywała tlen w tempie porównywalnym z tym zmierzonym na słynnych rafach koralowych głębin i znacznie wyższym niż w pobliskich miękkich osadach arktycznych. Mówiąc prościej, gąbki i ich sąsiedzi spalają materię organiczną znacznie szybciej, niż mogłoby to dostarczyć powolne, stałe opadanie pokarmu z powierzchni. Ta rozbieżność sugeruje, że gąbki korzystają z dodatkowych, mniej widocznych źródeł pokarmu, szczególnie rozpuszczonego węgla organicznego i mikroskopijnego planktonu, które filtrowują ciągle z wody. Ich aktywność ściśle łączy wodę nad dnem z samym dnem, szybko przekształcając inaczej niedostępny węgiel w formy mogące zasilać szerszą sieć bentosową.

Przekształcanie odpadów w nawóz dla głębin

Równocześnie ze zużywaniem tlenu i węgla, gąbki uwalniają stały strumień nieorganicznych składników odżywczych — amoniaku, azotanu, azotynu i fosforanu — z powrotem do wody. Te składniki działają jak nawozy, potencjalnie zasilając mikroby i glony znacznie poza obszarem seamountu. Komory z większą biomasą gąbek zazwyczaj wykazywały wyższe uwalnianie składników odżywczych, co podkreśla centralną rolę tych zwierząt. Badanie wykazało też, że różne typy gąbek zachowują się inaczej. Gąbki z niewielką liczbą wewnętrznych drobnoustrojów miały tendencję do uwalniania szczególnie dużych ilości amoniaku i fosforanów, podczas gdy gąbki bogate w mikroby wydawały się bardziej wewnętrznie recyklingować składniki odżywcze i utrzymywać bardziej zrównoważone stosunki azotu do fosforu. Sugeruje to, że skład gatunkowy gąbek na seamountcie może kształtować nie tylko ilość regenerowanych składników odżywczych, ale też ich formę chemiczną.

Dlaczego ta ukryta oczyszczalnia ma znaczenie

Razem wyniki przedstawiają Schulz Bank jako głębinową oczyszczalnię: gąbki pobierają rozcieńczony, trudny do wykorzystania węgiel i tlen z wody, przetwarzają je i uwalniają bogate w składniki odżywcze produkty uboczne, które mogą wspierać inne życie w ciemnym oceanie. Chociaż pomiary są technicznie wymagające i opierają się na ograniczonej liczbie eksperymentów, potwierdzają, że pola gąbek nie są jedynie pasywnymi siedliskami, lecz aktywnymi silnikami obiegu węgla i składników odżywczych. Ponieważ podobne pola gąbek są obecnie odkrywane na oceanach całego świata, ich łączny wpływ może znacząco oddziaływać na to, jak składniki odżywcze i energia przemieszczają się w głębokich wodach. Ochrona tych wolnorosnących społeczności przed zagrożeniami takimi jak trałowanie dennego, górnictwo głębinowe czy zmiany w cyrkulacji wywołane klimatem jest zatem kluczowa dla utrzymania zdrowia i produktywności szerszego ekosystemu morskiego.

Cytowanie: Hanz, U., Mueller, B., Bart, M.C. et al. Unveiling in situ oxygen, carbon and nutrient cycling of a sponge-driven biological hotspot in the arctic. Sci Rep 16, 7743 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41798-4

Słowa kluczowe: gąbki głębinowe, obieg składników odżywczych, arktyczny seamount, przepływ węgla, bentosowy hotspot