Гидротермальные источники — экосистемы и механизмы¶

Гидротермальные источники — выходы горячих водных растворов (флюидов) на дне океанов и морей, приуроченные преимущественно к зонам активного вулканизма и тектонических разломов. Температура изливающихся вод достигает 300–400 °C, давление на глубине 2–3 км превышает 200 атмосфер, что препятствует вскипанию. Вокруг таких выходов формируются уникальные экосистемы, существование которых основано не на фотосинтезе, а на хемосинтезе.

¶Механизм образования

Морская вода проникает по трещинам в океаническую кору, нагревается от магматических очагов, обогащается сульфидами металлов, метаном, водородом и углекислым газом. Нагретый флюид поднимается обратно и изливается через жерла. При смешивании с холодной водой (около 2 °C) растворённые минералы выпадают в осадок, образуя дымящиеся струи и трубообразные постройки.

¶Типы источников

• Чёрные курильщики — излияния с высоким содержанием сульфидов железа и меди; дают тёмную окраску струи.
• Белые курильщики — обеднённые металлами, но богатые барием, кальцием и кремнием растворы.
• Щелочные источники — воды с pH до 9–11, характерные для серпентинитовых массивов; здесь возможно абиогенное образование метана и органики.

¶Экосистемы

Первичными продуцентами выступают хемоавтотрофные бактерии и археи, окисляющие сероводород, метан, водород и соединения железа. Они образуют основу пищевой цепи, к которой привязаны гигантские трубчатые черви Riftia pachyptila (длина до 2,5 м), двустворчатые моллюски, креветки, крабы и рыбы. Симбиотические бактерии живут внутри тканей беспозвоночных, снабжая хозяина органическими веществами.

¶Открытие и изучение

Первый гидротермальный источник обнаружен в 1977 году у Галапагосского рифта с борта подводного аппарата «Алвин». В 1979 году в Восточно-Тихоокеанском поднятии найдены чёрные курильщики. Российские исследования велись с помощью аппаратов «Мир» в районах Срединно-Атлантического хребта и впадины Марка.

¶Научное значение

Гидротермальные экосистемы рассматриваются как модель возможного возникновения жизни на Земле и как аналог условий на спутниках Юпитера и Сатурна (Европа, Энцелад). Изучение термофильных микроорганизмов дало ферменты для биотехнологии — термостабильные полимеразы, применяемые в ПЦР.

¶Ресурсный аспект

С источниками связаны месторождения сульфидных руд, содержащих медь, цинк, золото и серебро. Разработка глубоководных залежей обсуждается в рамках международного регулирования, поскольку добыча несёт риск разрушения хрупких экосистем.