Раскрытие in situ цикла кислорода, углерода и питательных веществ в биологическом горячем пятне, управляемом губками, в Арктике

Жизнь, процветающая в глубокой тьме Арктики

Глубоко под волнами, в почти замерзающей воде и при полном отсутствии солнечного света, учёные обнаружили удивительно активное сообщество: обширные поля глубоководных губок на арктической подводной горе. В этом исследовании рассматривается, как эти, на первый взгляд, простые животные поддерживают целую скрытую экосистему, потребляя кислород, поедая невидимую пищу и перерабатывая ключевые питательные вещества, от которых зависит остальная океаническая жизнь.

Подводный город губок

Исследование сосредоточено на хребте Шульца, возвышающемся сеамонте вдоль Арктического срединно-океанического хребта, вершина которого находится примерно в 580 метрах под поверхностью. Его верх покрыт плотными «лугами губок», где разные виды образуют рифоподобные структуры, построенные из стекловидных скелетных игл. Эти поля губок создают трёхмерную среду обитания, в которой укрываются рыбы, кораллы и множество мелких беспозвоночных. Мощные течения вьются вокруг сеамонта, улавливая частицы и органическое вещество от сезонных цветений планктона и доставляя их к вершине, превращая её в глубоководное биологическое горячее пятно, несмотря на суровые, бедные пищей условия вокруг.

Измерение дыхания и отходов на морском дне

Чтобы понять, как функционирует это сообщество, команда использовала дистанционно управляемые аппараты, чтобы установить прозрачные акриловые камеры над участками поля губок. Каждая камера охватывала небольшой участок морского дна и его обитателей. В течение нескольких часов приборы фиксировали изменения кислорода и собирали образцы воды для отслеживания микробов и растворённых питательных веществ, таких как разные формы азота и фосфора. Сравнивая камеры с большим биомассой губок и те, где губки были редкими или разбросанными, исследователи могли оценить, насколько сильно сами губки влияют на химию окружающей воды.

Глубоководное горячее пятно использования углерода

Поле губок оказалось мощной «электростанцией» дыхания. Сообщество потребляло кислород с интенсивностью, сопоставимой с известными глубоководными коралловыми рифами и значительно выше, чем в соседних мягких осадках Арктики. Проще говоря, губки и их соседи расходуют органический углерод намного быстрее, чем медленный и стабильный поток пищи с поверхности мог бы обеспечить. Это несоответствие указывает на то, что губки используют дополнительные, менее заметные источники пищи, особенно растворённый органический углерод и микроскопический планктон, который они непрерывно фильтруют из воды. Их деятельность тесно связывает верхние слои воды с морским дном, быстро преобразуя иначе недоступный углерод в формы, которые могут питать более широкую бентосную пищевую сеть.

Превращение отходов в удобрения для глубины

Одновременно с потреблением кислорода и углерода губки выделяют стабильный поток неорганических питательных веществ — аммония, нитрата, нитрита и фосфата — обратно в воду. Эти питательные вещества действуют как удобрения, потенциально подпитывая микробов и водоросли далеко за пределами сеамонта. Камеры с большей биомассой губок обычно показывали более высокий выброс питательных веществ, что подчёркивает центральную роль животных. Исследование также показало, что разные типы губок ведут себя по-разному. Губки с малым количеством внутренних микробов, как правило, выделяли особенно большие количества аммония и фосфата, тогда как богатые микробами губки, по-видимому, больше перерабатывали питательные вещества внутри себя и поддерживали более сбалансированные соотношения азота и фосфора. Это свидетельствует о том, что состав видов губок на сеамонте может определять не только количество регенерируемых питательных веществ, но и их химическую форму.

Почему этот скрытый завод по переработке важен

В целом результаты рисуют хребет Шульца как глубоководный завод по переработке: губки втягивают разбавленный, труднопригодный углерод и кислород из воды, перерабатывают их и выделяют богатые питательными веществами побочные продукты, которые могут поддерживать другую жизнь в тёмном океане. Хотя измерения технически сложны и основаны на ограниченном числе экспериментов, они подтверждают, что луга губок — это не просто пассивные местообитания, а активные двигатели круговорота углерода и питательных веществ. Поскольку подобные поля губок сейчас обнаруживаются по всем океанам мира, их совокупное влияние может существенно менять пути движения питательных веществ и энергии в глубоких водах. Поэтому защита этих медленно растущих сообществ от угроз, таких как донный траление, глубоководная добыча и изменения циркуляции, вызванные климатом, крайне важна для сохранения здоровья и продуктивности широкой морской экосистемы.

Цитирование: 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

Ключевые слова: глубоководные губки, круговорот веществ, арктический сеамонт, поток углерода, бентосное горячее пятно