Dacă ar fi să lovești litoralul și să călătorești în continuare, ai intra într-un ecosistem, spre deosebire de oricare altul de pe Pământ. Sub câteva sute de metri de sediment de pe fundul mării se află crusta Pământului: straturi groase de rocă de lavă care rulează cu fisuri care acoperă aproximativ 70% din suprafața planetei. Apa de mare curge prin fisuri, iar acest sistem de rivulete legate de roci este enorm: este cel mai mare acvifer de pe Pământ, care conține 4% din volumul oceanului global, spune Mark Lever, un ecolog care studiază ciclul de carbon anaerob (fără oxigen) la Aarhus Universitatea din Danemarca.
Crusta sub-litorală poate fi, de asemenea, cel mai mare ecosistem de pe Pământ, potrivit unui nou studiu realizat de Lever, publicat în această lună în Science . Timp de șapte ani, a incubat roca de bazalt vechi de 3, 5 milioane de ani colectată de la 565 de metri sub fundul oceanului - adâncimea a aproape două turnuri Eiffel stivuite - și a găsit microbi vii. Acești microbi trăiesc departe de comunitățile bacteriene înfloritoare de la creasta mijlocului oceanelor și supraviețuiesc prin transformarea lentă a sulfului și a altor minerale în energie.
Dar cât de mare este acest ecosistem alimentat chimic, care supraviețuiește complet fără oxigen? Dacă rezultatele din eșantionul său, colectate de sub fundul mării, în largul coastei statului Washington, sunt similare cu cele găsite pe întreaga planetă, atunci diverse comunități microbiene ar putea supraviețui pe toată scoarța oceanului, acoperind două treimi din suprafața pământului și ar putea merge posibil. mile adânc.
Crusta sub-litorală are o mulțime de spațiu și minerale bogate în energie - un habitat potențial primitor pentru o comunitate microbiană mare - „dar nu avem idee cum arată ecosistemul”, spune Julie Huber, oceanograf microbian la Laboratorul Biologic Marin. în Woods Hole, Massachusetts. „Dovada lui Mark ar indica faptul că este o lume foarte diferită.”
Microbii care își obțin energia din minerale, mai degrabă decât din lumina soarelui, sunt departe de a fi rare. Cele mai cunoscute dintre aceste așa-numite bacterii chimioautotrofe sau chimosintetice sunt cele care se găsesc la evacuările hidrotermale din marea profundă. Unele dintre aceste bacterii trăiesc simbiotic cu tubewormi uriași, midii și scoici, furnizând energie produsă chimic acestor organisme mai mari, deoarece „respiră” apa bogată în sulf care erupe din aerisire - nu spre deosebire de modul în care plantele transformă lumina solară în energie la suprafață. Microbii chiosintetici se găsesc, de asemenea, în putregaiul putrezit și cu oxigen din mlaștini sărate, mangrove și paturi de pescăruș - „în orice loc în care ai nămol stinky negru, poți avea chemoautotrofie”, spune Chuck Fisher, un biolog de mare adâncime din Pennsylvania Universitatea de Stat din College Park.
Dar ceea ce face diferiți microbii sub-fundați ai Leverului este faptul că nu folosesc deloc oxigen. Bacteriile simbiotice din orificiile hidrotermale sunt adesea descrise drept „viață fără lumina soarelui”, dar se bazează totuși pe lumina soarelui indirect, folosind oxigen produs de soare în reacția chimică pentru a genera energie. Microbii chemosintetici din mlaștinile sărate se hrănesc cu plante și animale în descompunere, care și-au obținut energia de la lumina soarelui. Chiar și sedimentele de mare adâncime sunt acumulate dintr-un sortiment de animale moarte, plante, microbi și pelete fecale care se bazează pe energia luminii.
Microbii de crustă oceanică, pe de altă parte, se bazează în totalitate pe molecule care nu conțin oxigen, derivate din rocă și eliminate complet din fotosinteză, cum ar fi sulfat, dioxid de carbon și hidrogen. „În acest sens, este un univers paralel, prin faptul că se bazează pe un tip de energie diferit”, spune Lever. Aceste molecule furnizează mult mai puțină energie decât oxigenul, creând un fel de mișcare microbiană lentă a alimentelor. Deci, în loc să se divizeze și să crească rapid, ca multe bacterii pe bază de oxigen, Fisher suspectează că microbii din scoarța terestră se pot împărți o dată la fiecare sută sau mii de ani.
Un orificiu hidrotermic, acoperit cu viermi de tub, aruncă fum negru de sulf pe creasta Juan de Fuca. Microbii de crustă oceanică au fost strânși la sute de metri sub litoralul de pe sub aceeași creastă. (Foto prin Universitatea din Washington; NOAA / OAR / OER) Dar doar pentru că sunt lente nu înseamnă că sunt mai puțin frecvente. "Există o mulțime de date care există o biosferă mare, foarte productivă sub suprafață", spune Fisher.
În plus, dimensiunile populației microbiene din diferite zone ale crustei pot varia foarte mult, observă Huber. Prin studiile sale asupra fluidului găsit între crăpăturile crustei, ea spune că, în unele zone, fluidul conține aproximativ același număr de microbi ca apa standard de adâncime colectată la adâncimi oceanice de 4.000 de metri (2.5 mile): în jur de 10.000 de microbieni celule pe mililitru. În alte regiuni, cum ar fi la creasta Juan de Fuca din Oceanul Pacific, unde Lever și-a găsit microbii, există mai puține celule, în jur de 8.000 de microbi pe mililitru. Și în alte regiuni, cum ar fi în lichidul neoxigenat adânc în aerisirile hidrotermale, pot exista în jur de 10 ori mai mult.
Nu este doar numărul de microbi care variază în funcție de locație - este posibil ca diferite specii microbiene să fie găsite în diferite tipuri de crustă. „Diferite tipuri de rocă și diferite tipuri de chimie ar trebui să conducă la diferite tipuri de microbi”, spune Andreas Teske, un ecolog microbial de mare adâncime la Universitatea din Carolina de Nord la Chapel Hill și co-autor pe lucrarea lui Lever. Creasta Juan de Fuca este o zonă relativ fierbinte, cu o rocă nouă, care tinde să fie fabricată din minerale mai reactive și astfel capabilă să ofere mai multă energie. Alte părți ale crustei sunt mai vechi, compuse din diferite minerale și mai răcoroase. Și, în unele regiuni, apa oxigenată ajunge până la fisuri.
Această apă de mare infiltrată este cea care împiedică acest ecosistem sub-marin să existe pe un plan complet separat de cel oxigenat. „Crusta joacă un rol semnificativ în influențarea compoziției chimice a oceanului și a atmosferei, influențând în final ciclurile de pe pământ”, spune Lever . Unii dintre compușii creați de microbii de crustă oceanică din rocă sunt solubili în apă și vor intra în cele din urmă în ocean. Sulful, de exemplu, este prezent în magmă - dar după ce microbii îl folosesc pentru energie, este transformat în sulfat. Apoi se dizolvă și devine un nutrient important în lanțul alimentar oceanic.
Descoperirea lui Lever a unei comunități microbiene în scoarță ar putea cataliza comunitatea științifică pentru a răspunde la aceste întrebări. De exemplu, ce tipuri de microbi se găsesc unde , interacționează prin fisurile interconectate din rocă și ce rol joacă acestea în ciclul mineralelor și al nutrienților? În unele moduri, este o activitate de explorare foarte de bază. „O mare parte din ceea ce facem pe malul mării este similar cu ceea ce facem pe Marte chiar acum”, spune Huber. „Controlul curiozității este foarte similar cu operarea unui ROV sub ocean.”
Aflați mai multe despre marea adâncă de pe portalul Oceanului Smithsonian.
