Глубоководная добыча полезных ископаемых угрожает неизвестностью

Когда субмарина погрузилась примерно на 10 000 метров ниже уровня моря , где-то у побережья Гавайев, эколог Джефф Дразен попросил пилотов выключить стробоскопы, которые направляли их через черные как смоль воды. Какое-то время они продолжали падать на морское дно в полной темноте.

Затем существа из глубин моря начали ослеплять команду поразительной демонстрацией биолюминесцентного света, посылая друг другу сигналы при столкновении с этим новым странным объектом в своей среде обитания.

«Это как будто ты падаешь сквозь звезды», — сказал Дражен в телефонном интервью Salon. «Всюду мерцающие огни».

На глубине в тысячи футов ниже уровня моря обитают существа, живущие в глубоком море, которые выживают без прямого солнечного света, растений или тепла солнца. Большая часть глубокого океана пустует, с чрезвычайно холодными, лишенными света областями, что затрудняет выживание жизни, какой мы ее знаем. Тем не менее, там обитают впечатляющие животные, включая кальмара-вампира, у которого самые большие глаза по отношению к телу среди всех животных (хотя этот головоногий моллюск не является ни вампиром, ни кальмаром); жемчужно-белый осьминог по прозвищу «Каспер» ; и, конечно же, зубастая рыба-удильщик, которая стала интернет-сенсацией, когда в начале этого года поднялась на поверхность .

В прошлом месяце президент Дональд Трамп издал указ, поощряющий глубоководную добычу полезных ископаемых , которая в настоящее время запрещена международным правом. А во вторник Министерство внутренних дел объявило, что инициирует процесс оценки потенциальной продажи аренды полезных ископаемых в водах у побережья Американского Самоа. Поскольку промышленность рассматривает конкреции, обнаруженные на дне океана, как потенциальный способ извлечения никеля, меди и кобальта для производства таких вещей, как аккумуляторы для электромобилей, ученые предупреждают, что глубоководная добыча полезных ископаемых, вероятно, будет пагубна для жизни, которая там существует.

«Мы не так уж много знаем о глубоководных районах моря, потому что мы слишком мало их исследовали», — сказал Джим Барри, эколог морского дна из Научно-исследовательского института аквариума залива Монтерей. «Мы должны убедиться, что знаем, что там находится, прежде чем предпринимать какие-либо действия по его разрушению».

Глубокое море начинается примерно на 200 метрах ниже уровня моря, где свет начинает уменьшаться в области, называемой сумеречной зоной. Самая глубокая часть океана находится в Марианской впадине в западной части Тихого океана, где дно океана находится почти на 11 000 футов ниже уровня моря — высота, которая выше горы Эверест.

Океан покрывает 71% поверхности Земли, поэтому классификация глубоководных районов как единой среды обитания подобна классификации всей суши как единой среды обитания. Так же, как на суше есть пустыни, луга, тропические леса и Арктика, так и в глубоководных районах есть множество различных экосистем, которые различаются по географии, температуре и животным, которые там обитают. Ранее в этом месяце ученые впервые стали свидетелями первого извержения вулкана под водой .

Хотите получать больше историй о здоровье и науке в свой почтовый ящик? Подпишитесь на еженедельную рассылку Lab Notes от Salon.

«Даже если вы просто смотрите на леса в США, вы бы не подумали, что лес на Восточном побережье будет выглядеть так же, как лес на Западном побережье», — сказал Дражен. «То же самое относится и к морскому дну, и у нас на самом деле есть данные, которые показывают это: сообщества, которые вы найдете на востоке на конкрециях, не такие же, как сообщества, которые вы найдете на западе на конкрециях».

В одном исследовании, опубликованном в журнале Science в начале этого месяца, было обнаружено, что из 44 000 глубоководных погружений визуально наблюдалось всего 0,001% глубоководного морского дна — что примерно соответствует размеру национального парка Йосемити. Остальное — черный ящик. Авторы исследования также отмечают: «Девяносто семь процентов всех собранных нами погружений были проведены всего пятью странами: США, Японией, Новой Зеландией, Францией и Германией. Эта небольшая и предвзятая выборка проблематична при попытке охарактеризовать, понять и управлять мировым океаном».

Большая часть морского дна, исследованного во время погружения 07 в рамках глубоководной разведки юго-востока США в 2019 году, была покрыта этими марганцевыми конкрециями, которые стали предметом пилотного испытания Deep Sea Ventures почти пять десятилетий назад. (Изображение предоставлено Управлением по исследованию и разведке океана NOAA, 2019 Southeastern US Deep-sea Exploration.) Другое исследование 2023 года показало, что ученые идентифицировали менее 1000 из примерно 8000 видов в одном регионе глубоководного моря, называемом зоной Кларион-Клиппертон , которая простирается по всей ширине континентальной части Соединенных Штатов и является потенциальной целью для глубоководной добычи.

Ученые исследуют эти регионы на подводных лодках, таких как Drazen, или используют дистанционно управляемые аппараты для сбора образцов и картирования морского дна. В зависимости от глубины изучаемого морского дна этим аппаратам может потребоваться несколько часов, чтобы достичь дна, сказал Барри.

Каждый раз, когда ученые отправляются в глубоководную экспедицию, они сталкиваются с ранее неизвестными видами. В 2018 году группа ученых из MBARI обнаружила «Сад осьминогов», насчитывающий около 20 000 осьминогов, гнездящихся на морском дне у побережья Калифорнии, в крупнейшем скоплении осьминогов на планете. Всего на сегодняшний день в мире обнаружено четыре таких сада.

В других экспедициях ученые обнаружили существ, которые развили свои ферменты, чтобы лучше функционировать при высоком давлении, поскольку давление океана увеличивается примерно на столько же, сколько и в самолете каждые 10 метров. Некоторые беспозвоночные могут жить тысячи лет, а самые старые известные морские губки датируются возрастом 18 000 лет, сказал Левин.

В целом, новых видов открывается больше, чем таксономистов, которые должным образом их каталогизируют. Глубокие моря называют последним рубежом Земли, как единственное в значительной степени нетронутое место на планете. Для ученых в этих путешествиях исследование морских глубин кажется почти таким же, как исследование Луны или далекой планеты.

«Мы первые, кто когда-либо видел некоторые из мест, на которых мы ныряем», — сказал Барри в телефонном интервью Salon. «На самом деле, почти на любой сайт, куда вы отправляетесь в открытом море, если вы там раньше не были, ничего из этого не было просмотрено».

Многие виды в глубоководных морях выработали адаптации, такие как биолюминесценция или большие глаза, которые помогают им ориентироваться в темных водах. Другие, живущие в регионах, называемых зонами с минимальным содержанием кислорода — также известных как «мертвые зоны» или «теневые зоны», — развили сложные дыхательные структуры, которые выглядят как легкие вне их тел, чтобы максимально увеличить площадь поверхности, которую они используют для поглощения кислорода, сказала Лиза Левин, океанограф из Института океанографии Скриппса.

На морском дне можно найти каньоны, вулканы и обширные абиссальные плоскости. В некоторых регионах, называемых хемосинтетическими экосистемами, существа производят пищу, используя энергию химических реакций, а не солнечного света.

«Глубокая вода неоднородна, она как бы слоистая, и существуют различные водные массы», — сказал Левин Salon в видеозвонке. «Это действительно целая мозаика экосистем и мест обитания».

Как бы далеко это ни казалось, глубокое море находится всего в одной степени от любого, кто ест морепродукты, сказал Дражен. Глубокое море обеспечивает пищей многие виды, живущие на мелководье, например, меч-рыбу, которая ныряет на глубину до 1200 метров, чтобы поесть.

Океан также производит половину кислорода, которым мы дышим на суше, и является крупнейшим поглотителем углерода на Земле, поглощая около 30% всех выбросов углекислого газа от людей. Поскольку глубоководное море покрывает большую часть объема океана, оно играет важную роль в снижении последствий глобального потепления. К сожалению, по мере увеличения выбросов CO2 оно подкисляет океан , что может сделать его менее гостеприимным для жизни. Например, некоторым ракообразным трудно развивать твердые внешние оболочки из карбоната кальция, если вода слишком кислая.

Более того, существа из глубин моря могли бы предоставить ученым молекулы или соединения, которые помогут им разрабатывать более эффективные лекарства или приведут к другим прорывным открытиям. Например, в начале 1980-х годов ученые синтезировали зиконотид, натуральное обезболивающее , в 1000 раз более сильное, чем морфин, но без побочных эффектов, вызывающих привыкание. Молекула была получена из Conus magus, морской улитки, обитающей в глубоком море. В целом, более 60% наших лекарств происходят из аналогов в природе .

«Если вы подумаете о фармацевтике, то там, внизу, со всеми этими странными животными, есть хранилище генетического материала», — сказал Барри. «Люди хотят собирать глубоководных животных, чтобы посмотреть, есть ли у них важные, новые химикаты, которые могли бы быть нам полезны, будь то антибиотики, лечение рака или что-то еще».

Ученые также все еще открывают, насколько глубокое море чувствительно к изменениям окружающей среды и воздействию человека. Однако, по сравнению с мелководьем, которое легче подвергается изменениям в таких вещах, как температура, кислотность или уровень кислорода, этим изменениям окружающей среды требуется больше времени, чтобы достичь глубокого моря. В результате, существа глубоководья, вероятно, более чувствительны и уязвимы к изменениям, которые происходят в их среде.

«Животные, обитающие на мелководье, эволюционировали, чтобы справляться с изменчивостью условий окружающей среды, но в глубоком море в течение года наблюдается очень мало изменений в кислороде, температуре или pH», — сказал Барри. «Подобное изменение pH или кислорода [которое происходит на более мелких уровнях] может быть гораздо менее терпимым для животных в глубоком море».

Кроме того, на глубоководных существ влияют изменения, происходящие в регионах, расположенных ближе к поверхности, поскольку многие из них зависят от пищи, падающей с этих высот. Около 90% источников пищи теряется каждые 1000 метров в глубину океана, поэтому любые перебои с поставками пищи могут быть губительны для морской жизни на этих глубинах, сказал Барри.

«Когда производительность поверхностных вод меняется, это влияет на количество детрита или мертвого материала, который опускается на глубоководное морское дно, что является источником пищи для этих организмов», — сказал Дражен. «Это сокращает поставку пищи в глубоководное море».

Многие из полезных ископаемых, добываемых в ходе предлагаемых глубоководных горных работ, находятся на черных, напоминающих картофель конкрециях, которые лежат на дне моря. Однако на самих конкрециях живет сообщество животных, и они будут уничтожены, если их начнут добывать, сказала Лорен Маллино, старший научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул.

Кроме того, горнодобывающие работы скребут морское дно, создавая шлейфы осадков, которые могут нарушить территорию в сотнях километров от места добычи, сказала Маллино. Даже мелкое распыление этих осадков может изменить среду обитания настолько, что некоторые из этих видов погибнут, объяснила она.

«Могут пройти десятилетия, прежде чем среда обитания обретет тот же вид, что и до начала добычи полезных ископаемых», — рассказал Маллино в телефонном интервью журналу Salon.

Океан — это глобальный ресурс, и забота о глубоководье может быть последним шансом общества защитить оставшуюся девственную Землю. Большинство существ, живущих в бездонном море, остаются нам неизвестными, но чтобы защитить их, мы должны сначала узнать об их существовании. В конце концов, эти существа наверняка могут многому научить нас о том, как выживать и развиваться во все более суровых условиях.

«Если мы хотим рационально распоряжаться ресурсами, от которых мы зависим, было бы неплохо сначала узнать, что именно есть», — сказал Барри.