От 10 до 20 процентов всего железа и меди, растворенных в океане, поступает из гидротермальных источников на морском дне. Часть железа выбрасывается в море в виде наночастиц пирита, как сообщала исследовательская группа несколько дней назад, а другая часть - в виде легкорастворимых органических соединений, как показывает другое исследование, опубликованное в «Nature Geoscience». Результаты показывают, что геохимическое значение глубоководных горячих жерл недооценивается.
Горячие источники на дне океана уже давно известны как «горячие точки» исключительно богатых видами специально адаптированных сообществ во враждебных морских глубинах. Несмотря на температуру воды до 400 °C, места, где они появляются, кишат жизнью. Причиной этого является высокая концентрация питательных веществ в гидротермальных растворах, особенно соединений серы, составляющих основу всей пищевой цепи. Однако этот «оживляющий» эффект родников пространственно ограничен морским дном в радиусе нескольких сотен метров.
На какое расстояние перевозятся металлы
Гидротермальные источники также выбрасывают большое количество металлов в океан. Здесь также ранее предполагалось, что эти металлы почти полностью отлагаются локально, так как при смешивании горячих растворов с холодной окружающей водой образуются малорастворимые минеральные соединения металлов, которые в виде частиц оседают на землю. Там они со временем накапливаются, образуя богатые металлами месторождения вблизи источников. В частности, для элемента железа, встречающегося в растворенной форме в морской воде лишь в очень малых концентрациях, но являющегося важным микроэлементом для многих живых существ, казалось, нет выхода из гидротермального поля на просторы океана.
Увеличение уровня органических молекул
Двум морским химикам Андреа Кошински из Бременского университета Джейкобса и Сильвии Сандер из Новозеландского университета Отаго впервые удалось доказать, что горячие глубоководные источники не только влияют на биогеохимические процессы в их непосредственная близость, но и на материальные круговороты в открытом океане оказывают существенное влияние. Они выяснили, что морская вода в непосредственной близости от источника содержит повышенные концентрации органических молекул, предположительно из-за высокой биологической активности в этом районе.
Они могут связывать ионы металлов и превращать их в хорошо растворимые в воде комплексы. Затем растворенные металлоорганические соединения могут быть вынесены течением далеко в открытое море и смешаны со всей толщей воды. Этот процесс предотвращает полное оседание гидротермальных металлов на морское дно в виде плохо растворимых минералов и, таким образом, их постоянное изъятие из круговорота биологических материалов.
Решающее влияние гидротермальных систем на биопродуктивность
От 10 до 20 процентов всего железа и меди, растворенных в океане, имеют гидротермальное происхождение, согласно результатам модельных расчетов Кощинского и Сандера, в которых два исследователя использовали органические молекулы для транспорт металлов из горячих глубоководных источников на базе. По мнению двух ученых, этот порядок величин может быть перенесен и на другие металлы, такие как марганец и цинк.
Поскольку железо, а также многие другие металлы являются важными микроэлементами для самых разных организмов, можно предположить, что гидротермальные системы оказывают решающее влияние на биопродуктивность океанов, выходящее далеко за пределы экосистем, расположенных непосредственно рядом с ними выходит за рамки этого», - говорит Кошинский, комментируя результаты своего исследования. «Горячие источники - особенно интересный пример того, как биологическая активность может усиливать или полностью изменять последствия геологических процессов», - продолжает бременский исследователь.
Интересный вопрос на будущее: создаются ли органические вещества, которые ответственны за значительно увеличенный перенос металлов, исключительно в результате разложения биомассы на месте, или они, возможно, производятся целенаправленно гидротермальные организмы могут использоваться для воздействия на токсичность или биодоступность гидротермальных металлов. Планирование следующих исследовательских экспедиций уже ведется.