Южно-Тихоокеанский круговорот
Южно -Тихоокеанский круговорот является частью земной системы вращающихся океанских течений, ограниченной экватором на севере, Австралией на западе, Антарктическим циркумполярным течением на юге и Южной Америкой на востоке. [1] Центр Южно-Тихоокеанского круговорота — это океанический полюс недоступности , место на Земле, наиболее удаленное от любых континентов и продуктивных океанских регионов, и считается крупнейшей океанической пустыней Земли. [2] Его площадь составляет 37 миллионов квадратных километров, что составляет примерно 10% поверхности океана Земли. [3] Этот круговорот , как и другие четыре круговорота Земли, содержит область с повышенными концентрациями пелагического пластика, химического осадка и другого мусора , известную как мусорное пятно южной части Тихого океана . [4]
Поток и накопление осадков
[ редактировать ]Земли Пассаты и сила Кориолиса заставляют океанские течения в южной части Тихого океана циркулировать против часовой стрелки. Течения изолируют центр круговорота от апвеллинга питательных веществ , и лишь немногие питательные вещества переносятся туда ветром ( эоловые процессы ), поскольку в Южном полушарии относительно мало суши, которая может поставлять пыль преобладающим ветрам . Низкий уровень питательных веществ в этом регионе приводит к чрезвычайно низкой первичной продуктивности поверхности океана и, как следствие, к очень низкому потоку органического материала, оседающего на дно океана в виде морского снега . Низкие уровни биогенных и эоловых отложений приводят к очень медленному накоплению отложений на дне океана. В центре Южно-Тихоокеанского круговорота скорость седиментации составляет от 0,1 до 1 м (от 0,3 до 3,3 футов) в миллион лет. Толщина отложений (от базальтов фундамента до морского дна) колеблется от 1 до 70 м, причем более тонкие отложения залегают ближе к центру Круговорота. Низкий поток частиц в Южно-Тихоокеанский круговорот делает воду там самой чистой морской водой в мире. [2]
Подводная биосфера
[ редактировать ]Под морским дном морские отложения и окружающие поровые воды содержат необычную подводную биосферу . Несмотря на чрезвычайно небольшое количество погребенного органического материала, микробы живут во всей толще осадков. Средняя численность клеток и чистая скорость дыхания на несколько порядков ниже, чем в любой другой ранее изученной подводной биосфере . [2]
Сообщество подводного дна Южно-Тихоокеанского круговорота также необычно, поскольку оно содержит кислород по всей толще отложений. В других подводных биосферах микробное дыхание расщепляет органический материал и поглощает весь кислород вблизи морского дна, оставляя более глубокие части столба отложений бескислородными. Однако в Южно-Тихоокеанском круговороте низкие уровни органического материала, низкая скорость дыхания и тонкие отложения позволяют поровой воде насыщаться кислородом по всей толще отложений. [5] В июле 2020 года морские биологи сообщили, что аэробные микроорганизмы (в основном), находящиеся в «квази- анабиозе », были обнаружены в бедных органическими веществами отложениях возрастом до 101,5 миллиона лет, на глубине 250 футов ниже морского дна региона и могут быть самыми длинными из них. живые формы жизни, когда-либо найденные. [6] [7]
Радиолитический H 2 : донный источник энергии.
[ редактировать ]Предполагается, что бентосные микробы в бедных органикой отложениях в олиготрофных океанических регионах, таких как Южно-Тихоокеанский круговорот, метаболизируют радиолитический водород (H 2 ) в качестве основного источника энергии. [8] [2] [9]
Океанические регионы в пределах Южно-Тихоокеанского круговорота (SPG) и других субтропических круговоротов характеризуются низкой первичной продуктивностью поверхностного океана; т.е. они олиготрофны. Центр СПГ является самой дальней океанической провинцией от континента и содержит самую чистую океанскую воду на Земле. [2] с содержанием хлорофилла ≥ 0,14 мг на м 3 . [2] Углерод, экспортируемый в нижележащие глубоководные отложения океана через биологический насос , ограничен в SPG, в результате чего скорость седиментации на несколько порядков ниже, чем в продуктивных зонах, например, на континентальных окраинах. [2]
Обычно глубоководная донная микробная жизнь использует органический углерод, экспортируемый из поверхностных вод. В олиготрофных регионах, где отложения бедны органическим материалом, подземная бентосная жизнь использует другие первичные источники энергии, такие как молекулярный водород (H 2 ). [10] [8] [2] [9]
Радиолиз поровой воды
[ редактировать ]Радиоактивный распад природного урана ( 238 У и 235 U ), торий ( 232 Th) и калий ( 40 K ) в донных отложениях коллективно бомбардируют поровую воду α- , β- и γ- излучением. Облучение ионизирует и расщепляет молекулы воды, в конечном итоге образуя H 2 . Продуктами этой реакции являются водные электроны (e − водный ), радикалы водорода (H·), протоны (H + ) и гидроксильные радикалы (OH·). [9] Радикалы обладают высокой реакционной способностью, поэтому недолговечны и рекомбинируют с образованием перекиси водорода (H 2 O 2 ) и молекулярного водорода (H 2 ). [10]
Количество радиолитического образования H 2 в донных отложениях зависит от количества присутствующих радиоактивных изотопов, пористости отложений и размера зерен. Эти критерии указывают на то, что некоторые типы отложений, такие как глубинные глины и кремнистые илы, могут иметь более высокую продукцию радиолитического H 2 по сравнению с другими слоями морского дна. [9] Кроме того, радиолитическое производство H 2 было измерено при интрузиях морской воды в базальты фундамента подводного дна. [10]
Микробная активность
[ редактировать ]Микробами, наиболее подходящими для использования радиолитического H 2 , являются бактерии каллгаза, литоавтотрофы , которые получают энергию путем окисления молекулярного водорода посредством реакции кналлгаза : [11]
В поверхностном слое кернов осадков из олиготрофных районов СПГ O 2 является основным акцептором электронов, участвующим в микробном метаболизме. Концентрация O 2 несколько снижается в поверхностных отложениях (начальные несколько дециметров) и не изменяется с глубиной. Между тем, концентрации нитратов немного увеличиваются вниз или остаются постоянными в толще отложений примерно на тех же концентрациях, что и в глубокой воде над морским дном. Измеренные отрицательные потоки O 2 в приземном слое свидетельствуют об относительно невысокой численности аэробных микробов, окисляющих минимально отложившееся органическое вещество из верхнего океана. Чрезвычайно низкое количество клеток подтверждает, что микробы существуют в небольших количествах в этих поверхностных отложениях. Напротив, керны отложений за пределами SPG показывают быстрое удаление O 2 и нитратов на глубине 1 метр ниже морского дна (mbsf) и 2,5 mbsf соответственно. Это свидетельствует о гораздо более высокой микробной активности, как аэробной, так и анаэробной. [9] [2]
Производство радиолитического H 2 (донора электронов) стехиометрически сбалансировано с производством 0,5 O 2 (акцептора электронов), поэтому измеримого потока O 2 в субстрате не ожидается, если одновременно происходит радиолиз воды и бактерий Knallgas. [9] [2] Таким образом, несмотря на известное возникновение радиолитического производства H 2 , молекулярный водород в кернах SPG находится ниже обнаруживаемого предела, что приводит к гипотезе о том, что H 2 является основным источником энергии в низкоорганических отложениях морского дна ниже поверхностного слоя. [9] [2] [8]
Цвет воды
[ редактировать ]Спутниковые изображения показывают, что некоторые области круговорота зеленее, чем окружающая их чистая голубая вода, которую часто интерпретируют как области с более высокой концентрацией живого фитопланктона . Однако предположение о том, что более зеленая океанская вода всегда содержит больше фитопланктона, не всегда верно. Несмотря на то, что в Южно-Тихоокеанском круговороте есть участки зеленой воды, рост организмов там очень слабый. Вместо этого некоторые исследования предполагают, что эти зеленые пятна являются результатом накопления отходов морской жизни. Оптические свойства Южно-Тихоокеанского круговорота остаются практически неисследованными. [13]
Мусорный патч
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Кто-нибудь дома? В тихоокеанском круговороте мало откликов» . Новости Эн-Би-Си . Ассошиэйтед Пресс . 22 июня 2009 года . Проверено 3 января 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Д'Ондт, Стивен; и др. (июль 2009 г.). «Подводные отложения в круговороте южной части Тихого океана, одном из наименее населенных мест на Земле» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (28): 11651–11656. Бибкод : 2009PNAS..10611651D . дои : 10.1073/pnas.0811793106 . ПМК 2702254 . ПМИД 19561304 .
- ^ Inc, Pelmorex Weather Networks (27 июля 2020 г.). «Что обитает в «океанической пустыне» Тихого океана » . Погодная сеть . Проверено 31 декабря 2022 г.
{{cite web}}:|last=имеет общее имя ( справка ) - ^ Монтгомери, Хейли (28 июля 2017 г.). «Крововорот южной части Тихого океана содержит огромное мусорное пятно» . Pelmorex Weather Networks . Погодная сеть. Архивировано из оригинала 28 ноября 2020 года . Проверено 14 августа 2017 г.
- ^ Фишер, Дж. П. и др. «Проникновение кислорода глубоко в осадки Южно-Тихоокеанского круговорота» Biogeoscience (август 2009 г.): 1467 (6).
- ^ Ву, Кэтрин Дж. (28 июля 2020 г.). «Эти микробы, возможно, выжили 100 миллионов лет под морским дном. Спасенные из своих холодных, тесных и бедных питательными веществами домов, бактерии проснулись в лаборатории и начали расти» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 31 июля 2020 г.
- ^ Мороно, Юки; и др. (28 июля 2020 г.). «Аэробная микробная жизнь сохраняется в кислородных морских отложениях возрастом 101,5 миллиона лет» . Природные коммуникации . 11 (3626): 3626. Бибкод : 2020NatCo..11.3626M . дои : 10.1038/s41467-020-17330-1 . ПМЦ 7387439 . ПМИД 32724059 .
- ^ Перейти обратно: а б с Соваж, Дж; и др. (2013). «Радиолиз и жизнь в глубоких подводных отложениях Южно-Тихоокеанского круговорота». Тезисы докладов конференции Гольдшмидта 2013 : 2140.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Блэр, CC; и др. (2007). «Радиолитический водород и микробное дыхание в подземных отложениях». Астробиология . 7 (6): 951–970. Бибкод : 2007AsBio...7..951B . дои : 10.1089/ast.2007.0150 . ПМИД 18163872 .
- ^ Перейти обратно: а б с Дзаугис, МЭ; и др. (2016). «Производство радиолитического водорода в подводном базальтовом водоносном горизонте» . Границы микробиологии . 7 : 76. дои : 10.3389/fmicb.2016.00076 . ПМК 4740390 . ПМИД 26870029 .
- ^ Синглтон П., Сэйнсбери Д. (2001). «Водородокисляющие бактерии («водородные бактерии»; кналлгазовые бактерии)». Словарь микробиологии и молекулярной биологии . 3-е изд.
- ^ Поправка JP, Shock EL (2001). «Энергетика общих метаболических реакций термофильных и гипертермофильных архей и бактерий» . Обзоры микробиологии FEMS . 25 (2): 175–243. дои : 10.1111/j.1574-6976.2001.tb00576.x . ПМИД 11250035 .
- ^ Клаустр, Эрве; Мариторена, Стефан (2003). «Множество оттенков синего океана. (Наука об океане)». Наука . 302 (5650): 1514–1515. дои : 10.1126/science.1092704 . ПМИД 14645833 . S2CID 128518190 .
- ^ «Южно-Тихоокеанский круговорот – океанские течения» – через Сайты Google.
- ^ Барри, Кэролайн (20 августа 2009 г.). «Пластик быстро разрушается в океане» . Национальное географическое общество. Архивировано из оригинала 26 августа 2009 года.
- ^ Перейти обратно: а б Нилд, Дэвид (25 июля 2017 г.). «В Тихом океане появилось еще одно огромное пятно пластикового мусора» . Sciencealert.com . НаукаАлерт.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Даннинг, Брайан (16 декабря 2008 г.). «Скептоид № 132: Саргассово море и Тихоокеанское мусорное пятно» . Скептоид .
| Течения |
| ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Гирес |
| ||||||||||
| Связанный | |||||||||||
