Национальным научным центром морской биологии им. А. В. Жирмунского ДВО РАН в ходе комплексных морских экспедиций 2016 и 2018 гг. на НИС «Академик Лаврентьев» впервые за длительное время продолжено изучение глубоководных сообществ массива Вулканологов (юго-западная часть Берингова моря). Результаты исследований опубликованы в журнале Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography.

Глубоководная гидротермальная деятельность в Беринговом море была выявлена ещё в 1986 г., в 26-м рейсе НИС «Вулканолог», на южной вершине подводного вулкана Пийпа. В 1990 г. в ходе 22-го рейса НИС «Академик Мстислав Келдыш» с применением глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) «Мир» здесь был обнаружен ряд гидротермальных выходов и получены первые данные о донных сообществах района. Данный район является одним из наиболее мелководных гидротермальных полей Мирового океана, где зарегистрирована специализированная хемофильная фауна. Это единственный в российских территориальных водах активный подводный вулкан, проявляющий признаки современной гидротермальной активности. Разнообразие субстратов и условий на склонах вулкана приводит к возникновению широкого спектра экологических ниш и, как следствие, при наличии трофических ресурсов, общего высокого биологического разнообразия.

Для мегафауны многих глубоководных сообществ ведущей таксономической группой выступают голотурии – так называемые «морские огурцы», которые являются ценными источниками биологически активных веществ и полиненасыщенных жирных кислот. В ходе экспедиции ННЦМБ ДВО РАН в юго-западную часть Берингова моря на НИС «Академик Лаврентьев» (рейс № 82) в глубоководных сообществах были обнаружены значительные по численности и биомассе скопления голотурий с выраженными изменениями состава фауны по глубине. Ключевыми факторами, определяющими особенности пространственного распределения голотурий, могут быть их пищевые стратегии, а также количество и качество доступной пищи.

Коллектив учёных из трёх лабораторий ННЦМБ ДВО РАН: Лаборатории сравнительной биохимии (Светлана Родькина), Лаборатории систематики и морфологии (Сергей Ильич Кияшко) и Лаборатории динамики морских экосистем (Владимир Мордухович, научный руководитель экспедиции), используя метод трофических маркеров (анализ состава жирных кислот (ЖК) и соотношений стабильных изотопов азота и углерода), изучили трофические предпочтения 4 массовых видов глубоководных голотурий (Paelopatides sp., Pannychia henrici, Psolidium sp., Scotoplanes kurilensis) с массива Вулканологов на глубинах от 984 м до 3395 м.

Юго-западная часть Берингова моря характеризуется высокими значениями первичной продукции фитопланктона, а также наличием хемосимбиотических сообществ в районах гидротермальных выходов подводного вулкана Пийпа. Поэтому органическое вещество, созданное за счет хемосинтеза и за счет фотосинтеза, может служить пищей обитающим здесь голотуриям. Кроме того, можно предположить, что вдоль батиметрического градиента будет наблюдаться уменьшение поступления органического вещества. В поступающей пище должно происходить уменьшение высоколабильных полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) и увеличение δ¹⁵N, что должно находить отражение в значениях этих показателей для голотурий.

По результатам исследований учёные обнаружили, что значения δ¹³С в тканях всех четырех видов варьировали незначительно (от -16,25 ‰ до -16,63 ‰) и были существенно выше значений в органическом веществе осадка (в среднем -21,57 ‰). Это свидетельствует об использовании всеми видами голотурий органического вещества сходного фотосинтетического происхождения, тогда как хемосинтез на базе метановых сипов не играет существенной роли в их питании. Значения δ¹⁵N (10,12–12,91 ‰) в тканях голотурий были также значительно выше, чем в осадке (в среднем на 4,39 ‰). Однако ожидаемого увеличения δ¹⁵N для более глубоководных видов обнаружено не было.

По составу жирных кислот все виды достоверно различались (p<0,05). Psolidium sp. отличался самым высоким содержанием насыщенных жирных кислот (45,5 %) и низким содержанием полиненасыщенных жирных кислот (18,7 %). У оставшихся видов преобладали полиненасыщенные жирные кислоты (>35 %). Главные ПНЖК были сходными у всех четырех видов (эйкозапентаеновая, докозагексаеновая, арахидоновая кислота), но их соотношения различались. Анализ состава жирных кислот подтверждает фотосинтетическое происхождение органического вещества в питании всех исследованных видов. При этом для Psolidium sp. важную роль в питании играют бактерии, на что указывает высокий уровень бактериальных маркеров в общих липидах Psolidium sp. (около 30 %). Высокий уровень арахидоновой кислоты может свидетельствовать о значительном вкладе простейших в питание Pannychia henrici. Тогда как Paelopatides sp. и Scotoplanes kurilensis характеризуются высоким содержанием эйкозапентаеновой кислоты и высоким значением отношения 20:5n-3/20:4n-6. Эти два вида в своем рационе больше полагаются на свежий фитодетрит.

Главная гипотеза учёных об уменьшении доли полиненасыщенных жирных кислот с глубиной в результате снижения качества и количества пищи не подтвердилась. Таким образом, можно сделать вывод, что в условиях высокой продуктивности поверхностных вод над массивом Вулканологов даже на самых больших глубинах достаточно свежего фитодетрита для поддержания необходимого уровня незаменимых полиненасыщенных жирных кислот для жизнедеятельности и репродуктивности голотурий.

Исследование поддержано грантом Министерства науки и высшего образования РФ «Фундаментальные проблемы изучения и сохранения глубоководных экосистем в потенциально рудоносоных районах северо-западной части Тихого океана».

Источник: Национальный научный центр морской биологии
им. А. В. Жирмунского ДВО РАН.