Свечение на дне

В темных глубинах океана практически единственными источниками света являются сами обитающие там животные. Многие глубоководные организмы способны производить свет (биолюминесцировать) — вспыхивая, мерцая или испуская светящиеся жидкости. Исследователи из MBARI недавно обнаружили, что животные, живущие на морском дне, гораздо реже производят свет, чем те, что плавают или дрейфуют в «толще воды» (мезопелагиали).

В 2017 году исследователи MBARI Северин Мартини и Стив Хэддок показали, что около трех четвертей животных мезопелагиали в глубоком море производят собственный свет. Недавно Мартини, Хэддок и несколько их коллег применили те же аналитические методы для изучения биолюминесценции у животных, обитающих на или вблизи глубоководного дна. В новой статье в Scientific Reports они оценивают, что только около 40% животных глубоководного дна производят собственный свет.

Одна из сложностей в изучении биолюминесценции заключается в том, что большинство морских животных светятся не постоянно, а только при беспокойстве. Другая проблема — лишь самые современные камеры и специализированные приборы способны зафиксировать тусклое свечение многих глубоководных обитателей. Попытки поднять животных на поверхность для изучения часто проваливаются из-за их хрупкости и неестественного поведения в новых условиях.

Чтобы обойти эти препятствия, Мартини и Хэддок проанализировали огромную 30-летнюю базу данных видеонаблюдений MBARI (VARS), чтобы идентифицировать разные группы животных, наблюдаемых в толще воды и на дне. Затем, основываясь на собственных наблюдениях и данных из научной литературы, они оценили, какие виды в каждой из этих групп достоверно являются биолюминесцентными, какие — возможно, какие — точно нет, а какие невозможно оценить из-за отсутствия данных.

«Видеоаннотации MBARI — это богатейший источник информации о глубоководье, — сказал Хэддок. — Это лишь одна из многих историй, скрытых в базе данных. Работа Северин позволила получить ряд инсайтов о способностях этих малоизвестных существ».

Недавний анализ базы данных Мартини выявил интересные закономерности. Например, в некоторых группах донных животных, таких как морские огурцы, офиуры, морские перья и бамбуковые кораллы, почти все протестированные виды способны производить свет. С другой стороны, среди губок, морских ежей или плоских ежей не известно ни одного биолюминесцентного вида. Однако в этих группах есть виды, которые никогда не тестировались, поэтому ученые не могут знать, светятся они или нет.

Для групп животных, обитающих как в толще воды, так и на дне, виды, живущие в мезопелагиали, гораздо чаще способны производить свет, чем донные. Например, более 90% видов червей, обитающих в толще воды, известны своим свечением, но среди множества донных червей эта черта встречается редко. Аналогично, около половины видов глубоководных рыб и кальмаров, живущих в толще воды, производят свет, но очень немногие из донных видов на это способны.

Зачем вообще нужен свет?

Для некоторых животных, например, глубоководной удильщицы со светящейся «удочкой», очевидно, как биолюминесценция помогает выживанию. Однако ученые не уверены, зачем многим глубоководным животным тратить дополнительную энергию на производство собственного света. В самом широком смысле эти животные общаются друг с другом, и это общение может помогать им находить или привлекать добычу, избегать хищников, находить партнеров или служить другим, пока неизвестным целям.

Но почему эта стратегия коммуникации менее полезна на дне, чем в толще воды? Авторы статьи отмечают, что мезопелагиаль — это, по сути, безграничная трехмерная среда обитания с часто относительно прозрачной водой. В отличие от этого, глубоководное дно — в основном двумерная среда, прерываемая скалами, которые могут блокировать обзор животных, а также водой, которая с большей вероятностью будет мутной. Оба эти фактора могут объяснять, почему биолюминесценция может быть менее полезна донным животным, особенно для коммуникации на расстоянии более метра-двух.

С другой стороны, некоторым донным животным, возможно, не нужно, чтобы их свечение было видно на расстоянии. Например, и морские огурцы, и морские перья, по-видимому, используют яркие вспышки, чтобы отпугнуть хищника. Такая защита может требоваться только при атаке или беспокойстве со стороны хищника, находящегося в непосредственной близости.

Еще одна возможная причина относительно редкого свечения у глубоководных донных животных — их могут постоянно беспокоить частицы детрита или животные, дрейфующие по течениям, которые не представляют угрозы. Как свет с датчиком движения, который включается каждый раз, когда проходит кошка, такая биолюминесценция может быть пустой тратой энергии для донного животного.

Учитывая проблемы, с которыми сталкиваются светящиеся существа на дне, Мартини и Хэддок отмечают, что деятельность человека в глубоководье, такая как добыча нефти и газа или глубоководная добыча полезных ископаемых, часто создает зоны мутной воды, которые могут ограничивать полезность биолюминесценции. В таких случаях человеческая деятельность может затруднить «общение» глубоководных животных друг с другом.

Размышляя об исследовании, Мартини сказала: «Я очень рада, что с помощью дистанционно управляемых аппаратов MBARI и базы данных VARS нам удалось количественно ответить на несколько давних вопросов в морской биологии. Хотя биолюминесценция — удивительное свойство, нам еще многое предстоит узнать о ее важности в морских экосистемах».