Для того чтобы разобраться, что же там такое творится на глубине, в том же году была организована новая экспедиция, уже с глубоководным батискафом «Элвин». Именно ее участники – биологи и геологи – открыли необычное природное явление: на дне рифта было несколько конусовидных образований из которых поднимался… черный дым.

Ученые довольно быстро разобрались, что это фонтаны горячей воды (градусов 300-400), насыщенной половиной таблицы Менделеева (в основном сульфидами металлов). Но за ними так и закрепилось название «черные курильщики». Спустя несколько лет были найдены похожие образования, которые выделяли горячую воду (температурой около 100 градусов), не насыщенную минералами и потому – белого цвета. Как вы, наверное, догадались, их назвали «белыми курильщиками».

Что же это такое, откуда и зачем взялось и почему вызывает интерес ученых? Давайте разбираться, тем более, за прошедшие десятилетия о них удалось узнать немало.

Во-первых, они не уникальные – черные и белые «курильщики» к нашим дням найдены во всех океанах, главным образом, на стыках тектонических плит. Больше того, недавно их обнаружили на дне Байкала (который также расположен на стыке двух расходящихся плит). Правда, фактически, увидеть их не удалось даже с помощью батискафа, поскольку дно глубочайшего озера покрыто многокилометровым слоем донных отложений, а курильщики расположены под ней. Зато в районе Камчатки их можно наблюдать вообще без батискафа, там несколько «курильщиков» расположено в прибрежной зоне, на глубине около метра. Только, они маленькие – несколько десятков сантиметров высотой. А вот в Калифорнийском заливе в 1986 году экспедиция советских и мексиканских геологов на судне «Академик Мстислав Келдыш» открыла несколько гигантских «курильщиков» - самый высокий достигал 55 метров, а «дым» над ним поднимался еще на 200 метров.

Так что же такое «курильщик». Это гидротермальный источник, по своему строению ближе всего к гейзерам.

На дне океана, вода сквозь трещины проникает довольно глубоко под землю. А в местах стыка тектонических плит раскаленная порода литосферы подходит довольно близко к поверхности дна. Вода, соединяясь с ней разогревается до тех самых 300-400 градусов и обогащается химическими элементами, содержащимися в литосфере. А затем, через другие трещины разогретая смесь прокладывает себе дорогу наверх. Так на дне начинает бить «гейзер». Поскольку происходит это обычно на глубине, где температура окружающей воды довольно низкая, то и фонтан с каждым метром вверх остывает (оставаясь горячим в месте выхода на поверхность), твёрдые частицы оседают и формируют вокруг водяных фонтанов конические трубы. Так формируется «черный курильщик». В случае с «белыми курильщиками» - схема похожая, но в создании конуса участвует большей частью донные отложения.

Понятно, почему «курильщиками» интересуются геологи. В частности, они изучают процессы нефтеобразования, которые протекают в некоторых из них. Но не меньший интерес к ним проявляют биологи.

Помните, с чего мы начали? Трал с глубины принес неожиданно богатый улов. Оказалось, что в окрестностях фонтана глубоководного кипятка бурно развивается жизнь, причем, достаточно специфическая. Активно изучать ее начали в конце прошлого века, после создания специальных глубоководных управляемых аппаратов. Миниатюрные подводные лодки позволили исследователям погружаться на глубины в несколько тысяч метров, своими глазами видеть дно и собирать образцы грунта с помощью механических манипуляторов.

Фауна «курильщиков» - это отдельный замкнутый мир, который приспособился жить не просто на глубине (без света и под огромным давлением), но еще и рядом с постоянно работающим гейзером, насыщающим воду вокруг себя ядовитыми химическими соединениями. Настоящие мастера адаптации. Кстати, в последнее время эти механизмы адаптации заинтересовали исследователей, чьи научные интересы очень далеки от дна океанов. А именно – специалистов по Венере. Исходя из имеющихся сегодня данных, ученые склонны считать, что верхнюю часть атмосферы Венеры составляют плотные облака с высоким содержанием водяного пара и серной кислоты. Считалось, что жизнь в таких условиях невозможна. Но условия обитания в непосредственной близости от «черного курильщика» в чем-то похожи на венерианские. И если некоторые организмы смогли к ним адаптироваться, да еще и успешно размножаться, то, может быть, и венерианская атмосфера не так стерильна, как казалось ранее. Другие ученые пошли дальше и выдвинули версию, что жизнь на Земле зародилась именно в таких условиях и экосистема "курильщиков" интересна еще и с этой точки зрения.

Более подробно об этой экосистеме уже писали на Pikabu, поэтому не буду плодить повторы, а размещу ссылку на этот пост. Добавлю от себя, что большинство обитателей этого неуютного уголка нашей планеты толком пока не изучено. Так что работы хватит не на одну диссертацию. Не зря говорят, что мы знаем об океанских глубинах куда меньше, чем об околоземном пространстве.

Серьезные исследования чёрных курильщиков стали возможны только после создания специальных глубоководных управляемых аппаратов. Миниатюрные подводные лодки позволили исследователям погружаться на глубины в несколько тысяч метров, своими глазами видеть дно и собирать образцы грунта с помощью механических манипуляторов. И тут океанологов ждал сюрприз — в рифтовых зонах на огромной глубине были найдены настоящие оазисы с богатой фауной. Обычно на больших океанских глубинах, куда никогда не проникает солнечный свет, численность и биомасса животных очень малы. А рифтовые зоны с их горячими вулканическими газами и высокими концентрациями ядовитых химических соединений тем более, как казалось, должны быть долинами смерти среди и так не слишком богатых жизнью морских глубин. Однако первые же фотографии, сделанные исследователями через иллюминаторы подводных аппаратов, показали колоссальное обилие живых существ вокруг курильщиков. Все вместе они образуют вокруг курильщика целостную иерархическую экосистему, в которой различные виды животных связаны между собой питательной цепочкой. В самой верхней части дымохода курильщика температура равна примерно 350–200 градусов. Там практически никто не живёт.

Пониже, где стенки трубы имеют толщину 4–6 см, а температура равна 100–120 градусам, живут бактерии. Сплетения миллиардов бактериальных клеток, способных, как ни странно, выживать при столь высоких температурах, образуют так называемые маты или подушки площадью до нескольких квадратных метров и толщиной в несколько сантиметров.

Ниже, при температуре 50–80 градусов, бактерии вытесняются помпейскими червями. Это единственные животные на Земле, способные выживать при таких высоких температурах. Тело червя находится в трубке и имеет длину около 12 сантиметров. Они окрашены в ярко-красный цвет, что обусловлено чрезмерно высоким содержанием гемоглобина в их крови. Ученые назвали их помпейскими червями потому, что они, как и жители древних Помпеев в Италии, живут на краю вулкана, который может в любое мгновение погубить их. Сверху на них постоянно сыпется «пепел» курильщика. А между помпейскими червями ползают мелкие кольчатые черви, которые выискивают покинутые хозяевами пустые трубки, чтобы поселиться в них.

Помпейский червь.

Ещё ниже, в отдалении от устья курильщика, там, где температура опускается ниже 40 градусов, видны сплетения белых трубок гигантских (до 2,5 м) червей с ярко-алыми щупальцами. Эти черви живут в хитиновых или белковых трубках, которые нижней частью прикреплены к поверхности трубы курильщика. Их алые щупальца, наполненные кровью, висят сверху наподобие бороды. Отсюда и название такого типа червей: погонофоры — несущие бороду. А открытую на чёрных курильщиках разновидность погонофор назвали вестиментиферами.

Вестиментиферы.

Далее пространство вокруг трубы курильщика на несколько десятков метров заселено огромными двустворчатыми моллюсками длиной 30–40 сантиметров. Между моллюсками и в зарослях трубок ползают тысячи белых крабов и слепых раков, миллионы креветок и т. д.

Гигантские двустворчатые моллюски.

На вершине экологической пирамиды курильщиков находятся хищники — глубоководные осминоги и хищные рыбы термарцесы (адские церберы). Медленно и уверенно плавают они вокруг в поисках крабов или креветок на обед.

Термарцес Цербер (адский цербер).

Красота и богатство сообществ черных курильщиков, резко контрастирующие с бедным и однообразным населением ложа океана, так поразили исследователей, что некоторые из гидротермальных оазисов называются в научной литературе весьма поэтично: «Райский сад», «Розовый сад» и т. п. Но возникает вопрос: каким образом поддерживается жизнь в этих райских садах, куда не проникает солнечный свет и которые полны ядовитых с нашей точки зрения веществ? Это сероводород, сульфиды тяжёлых металлов, углекислый газ и т. д. Их концентрация в водах курильщика превышает концентрацию в обычной морской воде в сотни миллионов раз. Для наземных организмов и тех, что живут в океане в поверхностном слое, это было бы смертельно. А животные курильщиков спокойно выживают в такой среде. Добавим к этому высокие температуры и сверхвысокие давления, царящие на глубине океана. Сейчас учёные уже знают ответ на этот вопрос.

Оказалось, что основой жизни в курильщиках являются бактерии. Эти бактерии не совсем обычные. Сами они живут за счёт того, что поглощают из воды сероводород и перерабатывают его химическим путём. Эти химические реакции идут с выделением энергии подобно тому, как при горении топлива выделяется тепло. Дальше с помощью этой энергии бактерии синтезируют из углекислого газа и воды питательные органические вещества, подобно тому, как это делают растения в наземных сообществах. Только растения используют для этого не химическую энергию, а лучистую энергию солнца. Процесс образования питательных органических веществ в зелёных частях растений из углекислого газа и воды с помощью солнечной энергии называется фотосинтезом. В отличие от этого, способ синтеза питательных органических веществ бактериями за счёт энергии химических реакций получил название хемосинтез. Эти питательные вещества в первую очередь поддерживают жизнь самих бактерий. Затем бактериями питаются другие, более крупные и высокоорганизованные члены сообщества.

Всего открыто около 500 различных видов животных, и для 80 % из них нет аналогов на поверхности океана. Важным также оказался тот факт, что, возможно, именно в зоне таких вот курильщиков когда-то давным-давно и зародилась жизнь. А это, в свою очередь, позволяет предположить, что наличие подобных образований на других планетах может сигнализировать о наличии на них жизни.

https://ru.abfs.lv/tm/black-smokers

http://biointeres.ru/knowledge-base/black-smokers/

https://www.popmech.ru/science/438932-chernye-kurilshchiki-k...

В 70-х годах было совершено открытие, которое перевернуло многие представления ученых. Возле Галапагосских островов на глубине от двух до четырех тысяч метров были обнаружены разломы. И на дне были обнаружены маленькие вулканы - гидротермы. Морская вода, попадая в разломы земной коры, испарялась вместе с различными полезными ископаемыми через небольшие вулканы высотой до 40 метров. Эти вулканы назвали «черными курильщиками» из-за того, что вода выходила из них черного цвета.

Однако самое невероятное, что в такой воде, наполненной сероводородом, тяжелыми металлами и различными ядовитыми веществами, процветает бурная жизнь. Температура воды, выходящей из черных курильщиков, достигает 300° С. На глубину четыре тысячи метров не проникают солнечные лучи, и, следовательно, тут не может быть богатой жизни. Даже в более мелких глубинах очень редко встречаются донные организмы, не говоря уже о глубоких безднах. Там животные питаются органическими остатками, которые падают сверху. И чем больше глубины, тем меньше беднее донная жизнь. На поверхностях черных курильщиков были найдены хемоавтотрофные бактерии, которые расщепляют соединения серы, извергаемые из недр планеты. Бактерии покрывают сплошным слоем поверхность дна и живут в агрессивных условиях. Они стали пищей для многих других видов животных. Всего было описано около 500 видов животных, обитающих в экстремальных условиях «черных курильщиков».

http://greenword.ru/2010/07/black-smokers.html