Морской снег что это такое

«Снег» на дне океана: что это и зачем он нужен?

«Глубоководный снег» это не тот пушистый снежок, что приносит радость детям и взрослым. Вы поспешите кинуть в меня энциклопедией со словами: «Какой ещё снег на дне океана, ты с ума сошёл?», но недаром это слово употреблено в кавычках. Глубоководный снег, это в прямом смысле частички мёртвой органики, ила, сажи и прочей мелочи.

Откуда же он берётся, этот снег? Всё просто, умершие в океанской пучине существа не пропадают бесследно. Что-то съедают, а то, что осталось медленно, в течение целых недель опускается на океанское дно.

Давайте, для начала, погрузимся на глубину в тысячу метров, тут мы увидим «первый снег». Давление повышается, а значит хлопья «снега» начинают опускаться всё медленней. В свете прожекторов можно увидеть редкие частицы «пыли», медленно кружащей вокруг.

Но разве это «снегопад»? Опустимся ещё глубже, практически на самое дно. Тут, в кромешной темноте, под колоссальным давлением «глубоководный снег» прессуется в целые хлопья, и практически зависает на месте. Помимо этих хлопьев мы увидим и тех, для кого «снег» является единственным источником пищи. Твари не из приятных, поэтому погружаемся на самое дно, чтобы узреть целые «сугробы» из трупов.

На дне, толщина таких осадков может достигать десяти метров, а среди этого пиршества ползают огромные твари разных мастей. Почему огромные? Да потому что на них валит «снег» из еды, и в это же еде они и живут.

Вот такое интересное явление можно увидеть на дне океана, и это лишь мелочи. Жаль, что изучению океанов уделяют так мало внимания.

Читайте также:

С мытьем полов в доме и помещениях сталкивался каждый. Главное, выбрать швабру. Разновидностей швабр много,…

Я давно слышала о революционном подходе к уборке японки Мари Кондо и о том, как…

Часто становится дилеммой такая необходимость, как начистить до блеска медные монеты, бляху на ремне или…

Источник

Морской снег – определение и характеристики

Определение морского снега

Морской снег относится к органическим твердым частицам, которые постоянно падают из верхних вод в более глубокие воды океана. Морской снег служит для обеспечения пищи и энергии из продуктивных верхних вод, подвергающихся воздействию солнечного света, морским организмам, которые проживают в более глубоких областях толщи воды. Содержание и обилие морского снега меняется в зависимости от сезона и с колебаниями океанских течений. Во многом это связано с сезонными изменениями света и ресурсов, доступных для организмов в верхнем слое воды.

Характеристики морского снега

Морской снег состоит в основном из органических твердых частиц, полученных из тел фитопланктон, фекалии и разлагающиеся растение материалы. Эти частицы обычно соединяются, образуя более крупные агрегаты, покрытые слизью, созданной бактериями, зоопланктон и фитопланктон вид, По мере того как эти агрегаты опускаются к дну океана, они часто накапливают дополнительные частицы и могут достигать размеров нескольких сантиметров. Поскольку обилие морского снега меняется в зависимости от времени года и обилия питательных веществ в верхних водах, обилие морского снега часто увеличивается во время водоросли цветет (на фото ниже) в результате увеличения роста фитопланктона. Предполагается также, что морской снег участвует в переработке питательных веществ в морской среде. Таким образом, и частицы обеспечивают пищу для организмов, обитающих в глубоких водах, но также помогают разлагать органическое вещество, находящееся на дне океана (например, фекальные массы), с помощью бактериальных видов, которые составляют частицы морского снега.

викторина

1. Что из перечисленного НЕ является особенностью морского снега?A. Морской снег состоит в основном из неорганического вещества.B. Морской снег более обильный в зимние месяцы.C. Морской снег токсичен для организмов, обитающих в более глубоких водах океана.D. Ничто из перечисленного не является особенностью морского снега.

Ответ на вопрос № 1

D верно. Ни один из этих ответов не является признаком морского снега. Морской снег состоит в основном из органических веществ, полученных из организмов, обитающих в поверхностных водах, таких как фитопланктон. Поскольку эти организмы зависят от солнечного света и наличия питательных веществ, в летние месяцы, как правило, в изобилии морской снег. Морской снег является источником пищи для многих организмов, обитающих в более глубоких водах, и, таким образом, является эффективным средством перемещения энергии через толщу воды. Таким образом, морской снег не токсичен для животных, обитающих в более глубоких районах океана.

Источник

Морской снег — Marine snow

В глубоком океане морской снег — это непрерывный ливень, состоящий в основном из органического детрита, падающий из верхних слоев водной толщи . Это важное средство передачи энергии из фотической зоны, богатой светом, в афотическую зону, расположенную ниже, которая называется биологическим насосом . Экспортное производство — это количество органического вещества, произведенного в океане в результате первичного производства , которое не подвергается вторичной переработке ( реминерализации ) до того, как оно погрузится в афотическую зону . Из-за роли экспортной продукции в биологическом насосе океана она обычно измеряется в единицах углерода (например, мг C м -2 сут -1 ). Этот термин впервые был придуман исследователем Уильямом Биби, когда он наблюдал за ним из своей батисферы . Поскольку происхождение морского снега связано с деятельностью в продуктивной фотической зоне, преобладание морского снега меняется в зависимости от сезонных колебаний фотосинтетической активности и океанских течений . Морской снег может быть важным источником пищи для организмов, живущих в афотической зоне, особенно для организмов, которые живут очень глубоко в толще воды.

СОДЕРЖАНИЕ

Состав

• Общий углерод (TC)
• Общий органический углерод (TOC)
• Общий неорганический углерод (TIC)
• Растворенный органический углерод (DOC)
• Растворенный неорганический углерод (DIC)
• Твердый органический углерод (POC)
• Частичный неорганический углерод (PIC)

Морской снег состоит из множества в основном органических веществ, включая мертвых или умирающих животных, фитопланктон , протистов , фекалии, песок и другую неорганическую пыль. Большинство захваченных частиц более уязвимы для травоядных, чем они были бы в качестве свободно плавающих особей. Агрегаты могут образовываться в результате абиотических процессов (то есть экстраполимерных веществ). Это природные полимеры, выделяемые в качестве отходов в основном фитопланктоном и бактериями . Слизь, выделяемая зоопланктоном (в основном сальпами , аппендикулярами и крылоногими моллюсками ), также входит в состав агрегатов морского снега. Эти агрегаты со временем разрастаются и могут достигать нескольких сантиметров в диаметре, путешествуя неделями, прежде чем достичь дна океана.

Морской снег часто образуется во время цветения водорослей . По мере того, как фитопланктон накапливается, он агрегируется или захватывается другими агрегатами, оба из которых ускоряют скорость опускания. На самом деле считается, что скопление и опускание является важным компонентом источников потери водорослей из поверхностных вод. Большинство органических компонентов морского снега потребляются микробами , зоопланктоном и другими фильтрующими животными в течение первых 1000 метров их пути. Таким образом, морской снег можно рассматривать как основу глубоководных мезопелагических и бентосных экосистем : поскольку солнечный свет не может достичь их, глубоководные организмы в значительной степени полагаются на морской снег как на источник энергии. Небольшой процент материала, не потребляемого на мелководье, включается в илистый «ил», покрывающий дно океана, где он далее разлагается в результате биологической активности.

Морские снежные агрегаты обладают характеристиками, которые соответствуют «гипотезе совокупного прялки» Голдмана. Эта гипотеза утверждает, что фитопланктон, микроорганизмы и бактерии живут прикрепленными к совокупным поверхностям и участвуют в быстрой рециркуляции питательных веществ. Было показано, что фитопланктон способен поглощать питательные вещества из небольших местных концентраций органического материала (например, фекалии из отдельных клеток зоопланктона, регенерированные питательные вещества в результате разложения органических веществ бактериями). Поскольку агрегаты медленно опускаются на дно океана, многие обитающие на них микроорганизмы постоянно дышат и вносят большой вклад в микробный цикл .

Суммарная динамика

Агрегаты начинаются с коллоидной фракции, которая обычно содержит частицы размером от одного нанометра до нескольких микрометров . Коллоидная фракция океана содержит большое количество органического вещества, недоступного для травоядных. Эта фракция имеет гораздо более высокую общую массу, чем фитопланктон или бактерии, но не всегда доступна из-за характеристик размера частиц по отношению к потенциальным потребителям. Коллоидная фракция должна агрегироваться, чтобы быть более биодоступной .

Эффект балластировки

Агрегаты, которые быстрее опускаются на дно океана, имеют больше шансов экспортировать углерод на морское дно. Чем дольше время пребывания в толще воды, тем больше вероятность того, что на вас будут пасти. Агрегаты, образующиеся в областях с высокой запыленностью, могут увеличивать свою плотность по сравнению с агрегатами, образованными без пыли, и эти агрегаты с увеличенным литогенным материалом также коррелируют с потоками твердых частиц органического углерода. Агрегаты, которые способны увеличивать свой балластный эффект, могут делать это только на поверхности океана, поскольку не наблюдалось накопления минералов по мере их движения вниз по толщине воды.

Фрагментация

Микроорганизмы, ассоциированные с частицами

Планктонные прокариоты подразделяются на две категории: свободноживущие или связанные с частицами. Эти два разделяются фильтрацией. Бактерии, ассоциированные с частицами, часто трудно изучать, поскольку агрегаты морского снега часто имеют размер от 0,2 до 200 мкм, а отбор проб часто затруднен. Эти агрегаты являются очагами микробной активности. Морские бактерии являются наиболее многочисленными организмами в агрегатах, за ними следуют цианобактерии и затем нанофлагелляты . Агрегаты могут быть обогащены примерно в тысячу раз больше, чем окружающая морская вода. Сезонная изменчивость также может влиять на микробные сообщества морских снежных агрегатов, концентрация которых наиболее высока в летний период.

Как показано на диаграмме, фитопланктон связывает углекислый газ в эвфотической зоне с помощью солнечной энергии и производит органический углерод в виде твердых частиц . Органический углерод в виде частиц, образующийся в эвфотической зоне, перерабатывается морскими микроорганизмами (микробами), зоопланктоном и их потребителями в органические агрегаты (морской снег), который затем экспортируется в мезопелагические (глубина 200–1000 м) и батипелагические зоны путем опускания и погружения. вертикальная миграция зоопланктона и рыб.

Экспортный поток определяется как осаждение из поверхностного слоя (на глубине примерно 100 м), а поток секвестрации — это осаждение из мезопелагической зоны (на глубине примерно 1000 м). Часть органического углерода в виде макрочастиц возвращается обратно в CO ₂ в толще океанической воды на глубине, в основном гетеротрофными микробами и зоопланктоном, таким образом поддерживая вертикальный градиент концентрации растворенного неорганического углерода (DIC). Этот глубоководный DIC возвращается в атмосферу в тысячелетнем масштабе времени через термохалинную циркуляцию . От 1% до 40% первичной продукции экспортируется из эвфотической зоны, которая экспоненциально затухает к основанию мезопелагической зоны, и только около 1% поверхностной продукции достигает морского дна.

Самый крупный компонент биомассы — морские простейшие (эукариотические микроорганизмы). Было обнаружено, что скопления морского снега, собранные в батипелагиали, в основном состоят из грибов и лабиринтуломицетов . Более мелкие агрегаты не содержат так много эукариотических организмов, которые похожи на те, что обитают в глубоких океанах. Батипелагические агрегаты больше всего напоминали скопления, обнаруженные на поверхности океана. Это означает более высокие темпы реминерализации в батипелагической зоне.

В количественном отношении самый крупный компонент морского снега — это прокариоты, которые колонизируют агрегаты. Бактерии в значительной степени ответственны за реминерализацию и фрагментацию агрегатов. Реминерализация обычно происходит на глубине менее 200 м.

Сообщества микробов, образующиеся на агрегатах, отличаются от сообществ в толще воды. Концентрация прикрепленных микробов обычно на порядки больше, чем у свободноживущих микробов. Изолированные бактериальные культуры обладают до 20 раз большей ферментативной активностью в течение 2 часов после прикрепления агрегатов. В темном океане обитает около 65% всех пелагических бактерий и архей (Whitman et al., 1998).

Ранее считалось, что из-за фрагментации сообщества бактерий будут перемещаться по мере продвижения вниз по толщине воды. Как видно из экспериментов, теперь выясняется, что сообщества, которые образуются во время агрегации, остаются связанными с агрегатом, и любые изменения сообщества происходят из-за выпаса скота или фрагментации, а не из-за образования новых бактериальных колоний.

Круговорот углерода

Глубокий океан содержит более 98% пула растворенного неорганического углерода. Наряду с высокой скоростью осаждения, которая приводит к низкому поступлению органического углерода в виде твердых частиц, еще предстоит решить, какое влияние микробы оказывают на глобальный углеродный цикл. Исследования показывают, что микробы в глубинах океана не спят, но метаболически активны и должны участвовать в круговороте питательных веществ не только гетеротрофами, но и автотрофами. Существует несоответствие между потребностью микробов в углероде в глубинах океана и его экспортом с поверхности океана. Фиксация растворенного неорганического углерода на тех же порядках величины, что и гетеротрофные микробы на поверхности океана. Данные, основанные на моделях, показывают, что фиксация растворенного неорганического углерода колеблется от 1 ммоль C м -2 сут -1 до 2,5 ммоль C м -2 сут -1 .

Микросреды

Большие агрегаты могут стать бескислородными, что приведет к анаэробному метаболизму. Обычно анаэробный метаболизм ограничен областями, где он более энергетически благоприятен. Учитывая изобилие денитрифицирующих и сульфатредуцирующих бактерий, считается, что эти метаболические процессы могут развиваться в скоплениях морского снега. В модели, разработанной Bianchi et al., Он показывает различные окислительно-восстановительные потенциалы в агрегате.

Подразумеваемое

Из-за относительно длительного времени существования термохалинной циркуляции океана углерод, переносимый в виде морского снега в глубину океана биологическим насосом, может оставаться вне контакта с атмосферой более 1000 лет. То есть, когда морской снег окончательно разлагается на неорганические питательные вещества и растворенный углекислый газ , они эффективно изолируются от поверхности океана на относительно длительные периоды времени, связанные с циркуляцией океана . Следовательно, увеличение количества морского снега, который достигает глубин океана, является основой нескольких схем геоинженерии , направленных на усиление связывания углерода океаном. Питание океана и удобрение железом направлены на увеличение производства органического материала на поверхности океана с одновременным увеличением количества морского снега, достигающего глубин океана. Эти усилия еще не привели к устойчивому удобрению, которое эффективно выводит углерод из системы.

Повышение температуры океана, прогнозируемого индикатора изменения климата , может привести к уменьшению образования морского снега из-за усиления стратификации водной толщи. Усиление стратификации снижает доступность питательных веществ фитопланктона, таких как нитраты , фосфаты и кремниевая кислота , и может привести к снижению первичной продукции и, следовательно, морского снега.

Микробные сообщества, связанные с морским снегом, также интересны микробиологам . Недавние исследования показывают, что переносимые бактерии могут обмениваться генами с ранее считавшимися изолированными популяциями бактерий, населяющих дно океана. На такой огромной территории могут быть еще не обнаруженные виды, устойчивые к высоким давлениям и экстремальным холодам, которые, возможно, найдут применение в биоинженерии и фармацевтике .

Источник