Jump to content

Мезопелагическая зона

Мезопелагическая μέσον зона ( греч. , средний), известная также как средняя пелагическая или сумеречная зона , — часть пелагической зоны , лежащая между фотической эпипелагической и афотической батипелагической зонами. [1] Он определяется светом и начинается на глубине, куда достигает только 1% падающего света, и заканчивается там, где света нет; Глубина этой зоны составляет примерно от 200 до 1000 метров (от 656 до 3280 футов) ниже поверхности океана . [1]

Мезопелагическая зона занимает около 60% поверхности планеты и около 20% объёма океана, составляя большую часть всей биосферы . [2] Здесь обитает разнообразное биологическое сообщество, включающее щетинистых рыб , рыб-капель , биолюминесцентных медуз , гигантских кальмаров и множество других уникальных организмов, приспособленных к жизни в условиях низкой освещенности. [3] Оно издавна пленяло воображение ученых, художников и писателей; глубоководные существа занимают видное место в популярной культуре. [4]

Физические условия

[ редактировать ]
Пелагические зоны

Мезопелагическая зона включает область резких изменений температуры, солености и плотности, называемую термоклином , галоклином и пикноклином . соответственно [1] Колебания температуры велики; от более 20 ° C (68 ° F) в верхних слоях до примерно 4 ° C (39 ° F) на границе с батиальной зоной . [5] Колебания солености меньше, обычно от 34,5 до 35 psu. [5] Плотность морской воды колеблется от 1023 до 1027 г/л. [5] Эти изменения температуры, солености и плотности вызывают расслоение, которое создает слои океана. Эти различные водные массы влияют на градиенты и смешивание питательных веществ и растворенных газов. Это делает эту зону динамической.

Мезопелагическая зона имеет уникальные акустические особенности. Канал определения и определения местоположения звука (SOFAR) , по которому звук распространяется медленнее всего из-за колебаний солености и температуры, расположен у основания мезопелагической зоны на высоте примерно 600–1200 м. [6] Это волноводная зона, где звуковые волны преломляются внутри слоя и распространяются на большие расстояния. [5] Канал получил свое название во время Второй мировой войны, когда ВМС США предложили использовать его в качестве инструмента спасения жизней. Выжившие после кораблекрушения могли сбросить небольшую взрывчатку, рассчитанную на взрыв, в канале ГНФАР, а затем станции прослушивания могли определить положение спасательного плота. [7] В 1950-е годы ВМС США пытались использовать эту зону для обнаружения советских подводных лодок, создав комплекс гидрофонов, получивший название « Система звукового наблюдения» (SOSUS). [7] Позже океанографы использовали эту систему подводного наблюдения, чтобы определить скорость и направление глубоководных океанских течений, сбрасывая поплавки ГНФАР, которые можно было обнаружить с помощью массива SOSUS. [7]

Мезопелагическая зона важна для формирования водных масс, таких как водный режим . Модная вода — это водная масса, которая обычно определяется ее вертикально смешанными свойствами. [5] Он часто образуется в виде глубоких перемешанных слоев на глубине термоклина. [5] Видовая вода в мезопелагических слоях имеет время пребывания в масштабах десятилетий или столетий. [5] Более длительное время опрокидывания контрастирует с ежедневными и более короткими масштабами, с которыми различные животные перемещаются вертикально по зоне и погружают различные обломки.

Биогеохимия

[ редактировать ]

океана Мезопелагическая зона играет ключевую роль в биологическом насосе , который способствует круговороту углерода в океане . В биологическом насосе органический углерод вырабатывается в поверхностной эвфотической зоне , где свет способствует фотосинтезу. Часть этой продукции выносится из поверхностного перемешанного слоя в мезопелагическую зону. Одним из путей экспорта углерода из эвфотического слоя является погружение частиц, которое можно ускорить за счет переупаковки органического вещества в фекальные гранулы зоопланктона, балластные частицы и агрегаты. [8]

В мезопелагической зоне биологический насос играет ключевую роль в круговороте углерода, поскольку в этой зоне в значительной степени преобладает реминерализация твердых частиц органического углерода (POC). Когда часть ПОУ экспортируется из эвфотической зоны , примерно 90% этого ПОУ вдыхается в мезопелагической зоне. [8] Это связано с микробными организмами, которые дышат органическим веществом и реминерализуют питательные вещества, в то время как мезопелагические рыбы также упаковывают органическое вещество в быстро тонущие пакеты для более глубокого экспорта. [9]

Еще одним ключевым процессом, происходящим в этой зоне, является суточная вертикальная миграция некоторых видов, которые перемещаются между эвфотической зоной и мезопелагической зоной и активно переносят твердые органические вещества на глубину. [8] По оценкам одного исследования, проведенного в экваториальной части Тихого океана, миктофиды в мезопелагической зоне активно переносят 15–28% пассивных ПОУ, опускаясь на глубину. [10] в то время как исследование недалеко от Канарских островов показало, что 53% вертикального потока углерода было вызвано активным переносом комбинации зоопланктона и микронектона. [11] По оценкам, когда первичная продуктивность высока, вклад активного переноса путем вертикальной миграции сопоставим с экспортом тонущих частиц. [8]

Образец отстойника, залив Термаикос, Греция, 2000 г. Стереоскопическое изображение собранного материала с размером пор более 63 мкм. Могут быть идентифицированы известковые панцири и скелеты планктонных организмов.

Упаковка и потопление частиц

[ редактировать ]

Средняя скорость погружения частиц составляет от 10 до 100 м/день. [12] Скорость погружения измерялась в рамках проекта VERTIGO (Вертикальный перенос в мировом океане) с использованием ловушек для определения скорости осаждения отложений. [13] Изменчивость скоростей погружения обусловлена ​​различиями в балласте, температуре воды, строении пищевых сетей и типах фито- и зоопланктона в разных районах океана. [13] Если материал тонет быстрее, то бактерии меньше вдыхают его, перенося больше углерода из поверхностного слоя в глубины океана. Крупные фекальные гранулы тонут быстрее из-за более низкого соотношения поверхности трения к массе. Более вязкая вода может замедлить скорость погружения частиц. [13]

Кислород

[ редактировать ]

Растворенный кислород необходим для аэробного дыхания, и хотя поверхностный океан обычно богат кислородом из-за атмосферного газообмена и фотосинтеза, мезопелагическая зона не находится в прямом контакте с атмосферой из-за расслоения у основания поверхностного смешанного слоя. . Органическое вещество экспортируется в мезопелагическую зону из вышележащего эвфотического слоя, а минимальный свет в мезопелагической зоне ограничивает фотосинтез. Потребление кислорода за счет дыхания большей части тонущего органического вещества и отсутствия газообмена часто создает зону кислородного минимума в мезопелагии (ОМЗ). Мезопелагическая ОМЗ особенно опасна в восточной тропической части Тихого океана и тропической части Индийского океана из-за плохой вентиляции и высоких темпов экспорта органического углерода в мезопелагическую зону. [8] Концентрация кислорода в мезопелагиали иногда приводит к субоксическим концентрациям, что затрудняет аэробное дыхание для организмов. [8] В этих бескислородных регионах может происходить хемосинтез, при котором CO 2 и восстановленные соединения, такие как сульфид или аммиак, поглощаются с образованием органического углерода, внося свой вклад в резервуар органического углерода в мезопелагиали. [14] По оценкам, этот путь фиксации углерода по скорости сопоставим с вкладом гетеротрофного производства в этой области океана. [15]

Мезопелагическая зона, область значительного дыхания и реминерализации органических частиц, обычно богата питательными веществами. Это контрастирует с вышележащей эвфотической зоной, которая часто ограничена питательными веществами. Области с низким содержанием кислорода, такие как ОМЗ, являются ключевой областью денитрификации прокариотов, гетеротрофного пути, в котором нитрат превращается в газообразный азот, что приводит к потере океанского резервуара реактивного азота. [8] На субкислородной границе раздела, которая возникает на краю ОМЗ, нитрит и аммоний могут соединяться с образованием газообразного азота через анаммокс , а также удалять азот из биологически доступного пула.

Биология

[ редактировать ]
Данные сонара. Зеленый слой в толще воды представляет собой глубокий слой рассеяния вертикально мигрирующего мезопелагического зоопланктона и рыб.
Иллюстрация Чарльза Фредерика Холдера различных биолюминесцентных рыб, обитающих в мезопелагической зоне.

Хотя некоторое количество света и проникает в мезопелагическую зону, его недостаточно для фотосинтеза . Биологическое сообщество мезопелагической зоны адаптировалось к условиям низкой освещенности. [16] Это очень эффективная экосистема, в которой множество организмов перерабатывают органическое вещество, опускающееся из эпипелагиали. [17] в результате чего очень мало органического углерода попадает в более глубокие воды океана. Обычными типами обнаруженных форм жизни являются травоядные , посещающие дневное время , детритофаги, питающиеся мертвыми организмами и фекальными гранулами, и плотоядные животные, питающиеся этими детритофагами. [16]

Многие организмы мезопелагической зоны перемещаются в эпипелагическую зону ночью и отступают в мезопелагическую зону в течение дня, что известно как дневная вертикальная миграция . [8] Таким образом, эти мигрирующие особи могут избегать визуальных хищников днем ​​и питаться ночью, в то время как некоторые из их хищников также мигрируют ночью, чтобы преследовать добычу. В этой миграции так много биомассы, что операторы гидролокаторов во время Второй мировой войны регулярно ошибочно интерпретировали сигнал, возвращаемый этим толстым слоем планктона, как ложное морское дно. [18] [19] Оценки глобальной биомассы мезопелагических рыб варьируются от 1 гигатонны (Гт) на основе тяг сетей до 7–10 Гт на основе измерений с использованием активной акустики. [20]

Вирусная и микробная экология

[ редактировать ]

О микробном сообществе мезопелагической зоны известно очень мало, поскольку это трудная для изучения часть океана. Недавняя работа с использованием ДНК из образцов морской воды подчеркнула важность роли вирусов и микробов в переработке органических веществ с поверхности океана, известной как микробная петля . Эти многочисленные микробы могут получать энергию разными метаболическими путями. [21] Некоторые из них являются автотрофами , гетеротрофами , а исследование 2006 года даже обнаружило хемоавтотрофы. [21] Эта хемоавтотрофная Archaea crenarchaeon Candidatus может окислять аммоний как источник энергии без кислорода, что может существенно повлиять на циклы азота и углерода. [21] По оценкам одного исследования, эти окисляющие аммоний бактерии, составляющие всего 5% микробной популяции, могут ежегодно улавливать 1,1 Гт органического углерода. [22]

Микробная биомасса и разнообразие обычно снижаются экспоненциально с глубиной в мезопелагической зоне, отслеживая общее сокращение количества пищи сверху. [8] Состав сообщества варьируется в зависимости от глубины мезопелагиали, поскольку разные организмы развивались в зависимости от условий освещенности. [8] Микробная биомасса в мезопелагиали больше в более высоких широтах и ​​снижается к тропикам, что, вероятно, связано с разным уровнем продуктивности поверхностных вод. [8] Однако вирусы очень многочисленны в мезопелагических районах: около 10 10 - 10 12 на каждый кубический метр, что достаточно равномерно по всей мезопелагической зоне. [8]

Шлемовая медуза, Periphylla periphylla

Экология зоопланктона

[ редактировать ]

В мезопелагической зоне обитает разнообразное сообщество зоопланктона. Обычный зоопланктон включает копепод, криль, медуз, сифонофоров, личинок, головоногих и птеропод. [8] В мезопелагических районах обычно мало еды, поэтому хищникам приходится эффективно ловить пищу. Считается, что студенистые организмы играют важную роль в экологии мезопелагии и являются обычными хищниками. [23] Хотя раньше медузы считались пассивными хищниками, просто дрейфующими в толще воды, на самом деле медузы могут быть более активными хищниками. Одно исследование показало, что шлемуза Periphylla periphylla демонстрирует социальное поведение и может находить друг друга на глубине и образовывать группы. [23] Ранее такое поведение приписывали спариванию, но ученые предполагают, что это может быть стратегией кормления, позволяющей группе медуз охотиться вместе. [23]

Глубоководный мизид, Gnathophausia spp.

Мезопелагический зоопланктон обладает уникальной адаптацией к низкой освещенности. Биолюминесценция — очень распространенная стратегия для многих зоопланктона. Считается, что это производство света функционирует как форма связи между сородичами, привлечения добычи, сдерживания добычи и / или стратегии воспроизводства. [8] Еще одна распространенная адаптация — это улучшенные органы света, или глаза, которые характерны для криля и креветок, поэтому они могут использовать преимущества ограниченного света. [16] У некоторых осьминогов и криля даже есть трубчатые глаза, которые смотрят вверх в толще воды. [18]

Большинство жизненных процессов, таких как темпы роста и воспроизводства, в мезопелагических регионах происходят медленнее. [16] Было показано, что метаболическая активность снижается с увеличением глубины и понижением температуры в условиях более холодной воды. [24] Например, мезопелагический креветоподобный мизид живет Gnathophausia ingens от 6,4 до 8 лет, тогда как аналогичные донные креветки живут всего 2 года. [16]

Экология рыб

[ редактировать ]

Мезопелагия является домом для значительной части всей мировой биомассы рыб. [2] Мезопелагические рыбы встречаются по всему миру, за исключением Северного Ледовитого океана. [9] По данным исследования 1980 года, биомасса мезопелагических рыб составляет около одного миллиарда тонн. [25] Затем исследование 2008 года оценило мировую биомассу морской рыбы в пределах от 0,8 до 2 миллиардов тонн. [26] Более недавнее исследование пришло к выводу, что мезопелагическая рыба может иметь биомассу, составляющую 10 миллиардов тонн, что примерно в 100 раз превышает годовой улов традиционного рыболовства, составляющий около 100 миллионов метрических тонн. [27] [28] Однако в этой оценке биомассы существует большая неопределенность. [2] В этом океанском царстве может находиться самый крупный рыбный промысел в мире, и в этой зоне активно ведется коммерческое рыболовство. [9]

Миктофиды (рыбы-фонарики)

В настоящее время известно тридцать семейств мезопелагических рыб. [29] Одной из доминирующих рыб мезопелагической зоны являются рыбы-фонарики (Myctophidae), которые включают 245 видов, относящихся к 33 различным родам. [25] заметные фотофоры На брюшной стороне у них . Gonostomatidae, или щетинистые, также являются распространенными мезопелагическими рыбами. Щетинисторотый может быть самым многочисленным позвоночным на Земле , его численность исчисляется от сотен триллионов до квадриллионов. [30]

Мезопелагические рыбы сложны для изучения из-за их уникальной анатомии. У многих из этих рыб есть плавательный пузырь, который помогает им контролировать свою плавучесть, что затрудняет отбор проб, поскольку эти заполненные газом камеры обычно лопаются, когда рыба попадает в сети, и рыба умирает. [31] Ученые из Калифорнии добились прогресса в отборе проб мезопелагических рыб, разработав погружную камеру, которая может поддерживать рыбу живой на пути к поверхности под контролируемой атмосферой и давлением. [31] Пассивный метод оценки численности мезопелагических рыб заключается в эхолотировании для определения местоположения « глубокого слоя рассеяния » посредством обратного рассеяния, получаемого от этих акустических зондов. [17] Исследование 2015 года показало, что в некоторых районах наблюдается снижение численности мезопелагических рыб, в том числе у побережья Южной Калифорнии, на основе долгосрочного исследования, проведенного еще в 1970-х годах. [32] Виды, обитающие в холодной воде, были особенно уязвимы к вымиранию. [32]

Удильщик с кисточками (Rhycherus filamentosus)

Мезопелагические рыбы приспособлены к условиям низкой освещенности. Многие рыбы черные или красные, потому что эти цвета кажутся темными из-за ограниченного проникновения света на глубину. [16] У некоторых рыб на нижней стороне есть ряды фотофоров — небольших светообразующих органов, имитирующих окружающую среду. [16] У других рыб зеркальные тела, которые расположены под углом, чтобы отражать цвета окружающего океана при слабом освещении и защищать рыбу от видимости, в то время как другая адаптация - это противозатенение , когда рыбы имеют светлые цвета на брюшной стороне и темные цвета на спинной стороне. [16]

Питание в мезопелагических районах часто ограничено и неоднородно, что приводит к диетической адаптации. Обычные приспособления рыбы могут включать чувствительные глаза и огромные челюсти для более эффективного и удобного кормления. [30] Рыбы также обычно имеют небольшие размеры, чтобы снизить потребность в энергии для роста и формирования мышц. [16] Другие приспособления для питания включают челюсти, которые могут расшатываться, эластичное горло и массивные длинные зубы. [16] Некоторые хищники разрабатывают биолюминесцентные приманки, такие как удильщик с кисточками , которые могут привлечь добычу, в то время как другие реагируют на давление или химические сигналы вместо того, чтобы полагаться на зрение. [16]

Человеческое воздействие

[ редактировать ]

Загрязнение

[ редактировать ]

Морской мусор

[ редактировать ]
Пластиковые гранулы — распространенная форма морского мусора.

Морской мусор , особенно в пластиковой форме, встречается во всех океанских бассейнах и оказывает самые разнообразные воздействия на морской мир. [33]

Одной из наиболее серьезных проблем является проглатывание пластикового мусора, особенно микропластика . [34] Многие мезопелагические виды рыб мигрируют в поверхностные воды, чтобы питаться своей основной добычей — зоопланктоном и фитопланктоном , которые смешаны с микропластиком в поверхностных водах. Кроме того, исследования показали, что даже зоопланктон сам потребляет микропластик. [35] Мезопелагические рыбы играют ключевую роль в энергетической динамике, то есть они обеспечивают пищу ряду хищников, включая птиц, более крупных рыб и морских млекопитающих. Концентрация этих пластиков может возрасти, поэтому более экономически важные виды также могут оказаться загрязненными. [36] Концентрация пластикового мусора в мезопелагических популяциях может варьироваться в зависимости от географического положения и концентрации находящегося там морского мусора. В 2018 году примерно 73% из примерно 200 рыб, отобранных в Северной Атлантике, потребляли пластик. [37]

Биоаккумуляция

[ редактировать ]

Биоаккумуляция (накопление определенного вещества в жировой ткани ) и биомагнификация (процесс, при котором концентрация вещества увеличивается по мере продвижения по пищевой цепи) являются растущими проблемами в мезопелагической зоне. [38] Наличие ртути в рыбе можно объяснить сочетанием антропологических факторов (таких как добыча угля) и природных факторов. Ртуть является особенно важным загрязнителем биоаккумуляции, поскольку ее концентрация в мезопелагической зоне увеличивается быстрее, чем в поверхностных водах. [39] Неорганическая ртуть встречается в антропогенных выбросах в атмосферу в газообразной элементарной форме, которая затем окисляется и может откладываться в океане. [40] Оказавшись там, окисленная форма может быть преобразована в метилртуть , которая является ее органической формой. [40] Исследования показывают, что нынешние уровни антропогенных выбросов не смогут уравновеситься между атмосферой и океаном в течение периода от десятилетий до столетий. [41] а это означает, что мы можем ожидать, что нынешняя концентрация ртути в океане будет продолжать расти. Ртуть является мощным нейротоксином и представляет угрозу для здоровья всей пищевой сети, за исключением мезопелагических видов, которые ее потребляют. Многие мезопелагические виды, такие как миктофиды , совершающие вертикальную миграцию в поверхностные воды, могут переносить нейротоксин при поедании пелагических рыб, птиц и млекопитающих. [42]

Порошок рыбной муки

Исторически было мало примеров попыток коммерциализации мезопелагической зоны из-за низкой экономической ценности, технической осуществимости и воздействия на окружающую среду. [25] Хотя биомасса может быть в изобилии, виды рыб на глубине обычно меньше по размеру и медленнее размножаются. [25] Рыболовство большими траловыми сетями представляет собой угрозу высокого процента прилова , а также потенциальное воздействие на процессы круговорота углерода. [25] Кроме того, судам, пытающимся достичь продуктивных мезопелагических регионов, приходится довольно долго путешествовать по морю. [43] В 1977 году открылся советский промысел , но закрылся менее чем через 20 лет из-за низкой коммерческой прибыли, а южноафриканский кошельковый промысел закрылся в середине 1980-х годов из-за трудностей с обработкой из-за высокого содержания масла в рыбе. [44]

Поскольку биомасса в мезопелагических районах настолько многочисленна, возрос интерес к определению того, могут ли эти популяции иметь экономическое использование в других секторах, помимо непосредственного потребления человеком. Например, было высказано предположение, что большое количество рыбы в этой зоне потенциально может удовлетворить спрос на рыбную муку и нутрицевтики . [25] В условиях растущего населения мира спрос на рыбную муку для поддержки растущей отрасли аквакультуры высок. Существует потенциал для экономически жизнеспособного урожая. Например, 5 миллиардов тонн мезопелагической биомассы могут привести к производству около 1,25 миллиарда тонн продуктов питания для потребления человеком. [25] Кроме того, спрос на нутрицевтики также быстро растет, что связано с популярным потреблением людьми жирных кислот Омега-3 в дополнение к индустрии аквакультуры, которая требует специального морского масла в качестве кормового материала. [25] Рыба-фонарь представляет большой интерес для рынка аквакультуры, поскольку в ней особенно много жирных кислот. [45]

Изменение климата

[ редактировать ]

Мезопелагический регион играет важную роль в глобальном углеродном цикле , поскольку это область, где большая часть поверхностного органического вещества . вдыхается [8] Мезопелагические виды также приобретают углерод во время своей суточной вертикальной миграции , чтобы питаться в поверхностных водах, и переносят этот углерод в глубокое море, когда умирают. [8] По оценкам, в мезопелагических регионах ежегодно выделяется от 5 до 12 миллиардов тонн углекислого газа из атмосферы, и до недавнего времени эта оценка не была включена во многие климатические модели. [3] Трудно количественно оценить влияние изменения климата на мезопелагическую зону в целом, поскольку изменение климата не оказывает единообразного воздействия географически. Исследования показывают, что при потеплении воды, пока существует достаточное количество питательных веществ и пищи для рыб, мезопелагическая биомасса может фактически увеличиваться из-за более высокой трофической эффективности и усиления метаболизма , обусловленного температурой . [46] Однако, поскольку потепление океана не будет равномерным во всей глобальной мезопелагической зоне, прогнозируется, что в некоторых районах биомасса рыбы может фактически уменьшиться, а в других увеличиться. [46]

водной толщи Стратификация также, вероятно, усилится по мере потепления океана и изменения климата. [3] Повышенная стратификация океана уменьшает попадание питательных веществ из глубин океана в эвфотическую зону, что приводит к снижению как чистой первичной продукции, так и тонущих твердых частиц. [3] Дополнительные исследования показывают, что с потеплением также могут произойти изменения в географическом ареале многих видов, причем многие из них сместятся к полюсу. [47] Сочетание этих факторов потенциально может означать, что по мере того, как глобальные океанские бассейны продолжают нагреваться, в мезопелагической зоне могут появиться области, в которых биоразнообразие и видовое богатство увеличиваются, а в других областях снижается, особенно при движении дальше от экватора. [47]

Исследования и разведка

[ редактировать ]
Научный подводный аппарат «Геркулес» (IFE/URI/NOAA) во время запуска в 2005 году. Обратите внимание на множество устройств для отбора проб и роботизированных манипуляторов, которые используются для проведения глубоководных исследований.

Существует нехватка знаний о мезопелагической зоне, поэтому исследователи начали разрабатывать новые технологии для исследования и отбора проб этой области. Океанографический институт Вудс-Хоул (WHOI), НАСА и Норвежский институт морских исследований работают над проектами, направленными на лучшее понимание этой зоны в океане и ее влияния на глобальный углеродный цикл. Традиционные методы отбора проб, такие как сети, оказались неадекватными, поскольку они отпугивают животных из-за волны давления, создаваемой буксируемой сетью, и света, излучаемого биолюминесцентными видами, попавшими в сеть. Мезопелагическая активность была впервые исследована с помощью гидролокатора, поскольку отраженный сигнал отражается от планктона и рыбы в воде. Однако существует множество проблем с методами акустической съемки, и предыдущие исследования показали, что ошибки измерения количества биомассы достигают трех порядков. [9] Это связано с неточным учетом глубины, распределения видов по размерам и акустических свойств видов. Норвежский институт морских исследований спустил на воду исследовательское судно под названием «Доктор Фритьоф Нансен» для изучения мезопелагической активности с помощью гидролокатора, уделяя особое внимание устойчивости рыболовных операций. [48] Чтобы преодолеть проблемы, связанные с акустическим отбором проб, WHOI разрабатывает аппараты с дистанционным управлением (ROV) и роботов (Deep-See, Mesobot и Snowclops), которые способны более точно изучать эту зону в рамках специального проекта под названием Ocean Twilight Zone , который запущен в августе 2018 года. [30]

Открытие и обнаружение

[ редактировать ]

Глубокий слой рассеяния часто характеризует мезопелагию из-за большого количества биомассы, существующей в этом регионе. [46] Акустический звук, посылаемый в океан, отражается от частиц и организмов в толще воды и возвращает сильный сигнал. Этот регион был первоначально обнаружен американскими исследователями во время Второй мировой войны в 1942 году во время противолодочных исследований с помощью гидролокатора . Сонар в то время не мог проникнуть ниже этой глубины из-за большого количества существ, препятствующих звуковым волнам. [3] Редко можно обнаружить глубокие слои рассеяния ниже 1000 м. До недавнего времени гидролокация была преобладающим методом изучения мезопелагии. [46]

Кругосветная экспедиция Маласпины — это научное задание под руководством Испании, проводившееся в 2011 году с целью лучше понять состояние океана и разнообразие его глубин. [49] Собранные данные, в частности с помощью гидролокационных наблюдений, показали, что оценка биомассы в мезопелагических районах была ниже, чем считалось ранее. [50]

WHOI в настоящее время работает над проектом по описанию и документированию пелагической экосистемы. Они разработали устройство под названием Deep-See весом около 700 кг, которое предназначено для буксировки за исследовательским судном. [3] Deep-See способен достигать глубины до 2000 м и может оценить количество биомассы и биоразнообразия в этой мезопелагической экосистеме. Deep-See оснащен камерами, гидролокаторами, датчиками, устройствами для сбора проб воды и системой передачи данных в реальном времени. [48]

WHOI сотрудничает с Научно-исследовательским институтом аквариумов Монтерей-Бей (MBARI), Стэнфордским университетом и Техасским университетом долины Рио-Гранде для разработки небольшого автономного робота Mesobot весом около 75 кг. [3] [51] Mesobot оснащен камерами высокого разрешения для отслеживания и записи мезопелагических видов во время их ежедневной миграции в течение длительных периодов времени. Двигатели робота были спроектированы таким образом, чтобы не нарушать жизнь в мезопелагиали, за которой он наблюдает. [3] Традиционные устройства для сбора проб не могут сохранить организмы, захваченные в мезопелагических слоях, из-за сильного изменения давления, связанного с всплытием на поверхность. Мезобот также имеет уникальный механизм отбора проб, который способен поддерживать жизнь организмов во время их подъема. Ожидается, что первые морские испытания этого устройства состоятся в 2019 году.

Еще один мезопелагический робот, разработанный WHOI, — это MINIONS. Это устройство спускается в толщу воды и делает снимки количества и распределения морского снега по размерам на различных глубинах. Эти крошечные частицы являются источником пищи для других организмов, поэтому важно отслеживать различные уровни морского снега, чтобы охарактеризовать процессы круговорота углерода между поверхностью океана и мезопелагией. [3]

СПЛАТ-камера

[ редактировать ]

Океанографический институт Харбор-Бранч разработал метод пространственного анализа планктона (SPLAT) для выявления и картирования закономерностей распределения биолюминесцентного планктона. Различные биолюминесцентные виды производят уникальную вспышку, которая позволяет SPLAT различать характеристики вспышки каждого вида, а затем составлять карты их трехмерного распределения. [52] Его предполагаемое использование не заключалось в исследовании мезопелагической зоны, хотя он способен отслеживать закономерности передвижения биолюминесцентных видов во время их вертикальных миграций. Было бы интересно применить эту технику картирования в мезопелагии, чтобы получить больше информации о суточных вертикальных миграциях, происходящих в этой зоне океана.

См. также

[ редактировать ]
  1. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с дель Джорджио, Пол А.; Дуарте, Карлос М. (28 ноября 2002 г.). «Дыхание в открытом океане». Природа . 420 (6914): 379–384. Бибкод : 2002Natur.420..379D . дои : 10.1038/nature01165 . hdl : 10261/89751 . ПМИД   12459775 . S2CID   4392859 .
  2. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с ИКЕС (2021 г.). Рабочая группа по экологии зоопланктона (WGZE) (Отчет). дои : 10.17895/ices.pub.7689 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 .
  3. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я «Мезопелагия: Золушка океанов» . Экономист . Проверено 6 ноября 2018 г.
  4. ^ Хакетт, Джон; Харрингтон, Шон, ред. (2018-02-02). Звери глубин . Издательство Джона Либби. дои : 10.2307/j.ctt20krz85 . ISBN  9780861969395 .
  5. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г Тэлли, Линн Д.; Пикард, Джордж Л.; Эмери, Уильям Дж. (2012). Описательная физическая океанография: введение . Академическая пресса. ISBN  9780750645522 . OCLC   842833260 .
  6. ^ «NOAA Ocean Explorer: Звуки в море, 2001: диаграмма того, как звук распространяется под водой» . Oceanexplorer.noaa.gov . Проверено 18 ноября 2018 г.
  7. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с «История канала ГНФАР – открытие звука в море» . dosits.org . 12 июля 2016 г. Проверено 27 ноября 2018 г.
  8. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Робинсон, Кэрол; Стейнберг, Дебора К.; Андерсон, Томас Р.; Аристеги, Хавьер; Карлсон, Крейг А.; Фрост, Джессика Р.; Гильоне, Жан-Франсуа; Эрнандес-Леон, Сантьяго; Джексон, Джордж А.; Коппельманн, Рольф; Кегинер, Бернар; Рагено, Оливье; Рассулзадеган, Ферейдун; Робисон, Брюс Х.; Тамбурини, Кристиан; Танака, Цунео; Вишнер, Карен Ф.; Чжан, Цзин (август 2010 г.). «Экология и биогеохимия мезопелагической зоны – синтез» (PDF) . Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 57 (16): 1504–1518. Бибкод : 2010DSRII..57.1504R . дои : 10.1016/j.dsr2.2010.02.018 .
  9. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Дэвисон, Питер С.; Козлоу, Дж. Энтони; Клозер, Руди Дж. (19 февраля 2015 г.). «Акустическая оценка биомассы мезопелагических рыб: обратное рассеяние от особей, популяций и сообществ» . Журнал морских наук ICES . 72 (5): 1413–1424. doi : 10.1093/icesjms/fsv023 . ISSN   1095-9289 .
  10. ^ Хидака, Киётака; Кавагути, Коити; Мураками, Масахиро; Такахаши, Мио (август 2001 г.). «Нисходящий транспорт органического углерода суточным мигрирующим микронектоном в западной экваториальной части Тихого океана». Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 48 (8): 1923–1939. дои : 10.1016/s0967-0637(01)00003-6 . ISSN   0967-0637 .
  11. ^ Ариза, А.; Гарихо, JC; Ландейра, Дж. М.; Бордес, Ф.; Эрнандес-Леон, С. (2015). «Мигрирующая биомасса и респираторный поток углерода зоопланктоном и микронектоном в субтропической северо-восточной части Атлантического океана (Канарские острова)». Прогресс в океанографии . 134 : 330–342. Бибкод : 2015Proce.134..330A . дои : 10.1016/j.pocean.2015.03.003 . ISSN   0079-6611 .
  12. ^ Фаулер, Скотт В.; Кнауэр, Джордж А. (январь 1986 г.). «Роль крупных частиц в транспорте элементов и органических соединений через толщу океанических вод». Прогресс в океанографии . 16 (3): 147–194. Бибкод : 1986Proce..16..147F . дои : 10.1016/0079-6611(86)90032-7 . ISSN   0079-6611 .
  13. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Бюсселер, Кен О.; Ламборг, Карл Х.; Бойд, Филип В.; Лам, Фиби Дж.; Трулл, Томас В.; Бидигар, Роберт Р.; Бишоп, Джеймс КБ; Кашотти, Карен Л.; Дехайрс, Фрэнк (27 апреля 2007 г.). «Возвращение к потоку углерода через сумеречную зону океана». Наука . 316 (5824): 567–570. Бибкод : 2007Sci...316..567B . CiteSeerX   10.1.1.501.2668 . дои : 10.1126/science.1137959 . ISSN   0036-8075 . ПМИД   17463282 . S2CID   8423647 .
  14. ^ Сандерс, Ричард Дж.; Хенсон, Стефани А.; Мартин, Адриан П.; Андерсон, Том Р.; Бернарделло, Рафаэле; Эндерляйн, Питер; Филдинг, Софи; Гиринг, Сара Л.К.; Хартманн, Мануэла (2016). «Контроль над внутренним хранилищем углерода в мезопелагических океанах (КОМИКС): полевые работы, синтез и моделирование» . Границы морской науки . 3 . дои : 10.3389/fmars.2016.00136 . ISSN   2296-7745 .
  15. ^ Рейнталер, Томас; ван Акен, Хендрик М.; Херндль, Герхард Дж. (15 августа 2010 г.). «Основной вклад автотрофии в микробный круговорот углерода в глубинах Северной Атлантики». Глубоководные исследования, часть II: Актуальные исследования в океанографии . 57 (16): 1572–1580. Бибкод : 2010DSRII..57.1572R . дои : 10.1016/j.dsr2.2010.02.023 . ISSN   0967-0645 .
  16. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к Миллер, Чарльз Б. (2004). Биологическая океанография . Оксфорд, Великобритания: Blackwell Publishing. стр. 232–245. ISBN  978-0-632-05536-4 .
  17. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Хейс , Грэм К. (2003). «Обзор адаптивного значения и экосистемных последствий суточных вертикальных миграций зоопланктона». Гидробиология . 503 (1–3): 163–170. doi : 10.1023/b:гидр.0000008476.23617.b0 . ISSN   0018-8158 . S2CID   7738783 .
  18. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Таонга, Министерство культуры и наследия Новой Зеландии Те Манату. «2. – Глубоководные существа – Энциклопедия Те Ара Новой Зеландии» . Проверено 26 ноября 2018 г.
  19. ^ Пейн, Стефани (31 мая 2022 г.). «Зов глубин» . Знающий журнал . Ежегодные обзоры. doi : 10.1146/knowable-052622-3 . Проверено 7 июня 2022 г.
  20. ^ Браун, Камрин Д.; Аростеги, Мартин К.; Торролд, Саймон Р.; Папастаматиу, Яннис П.; Гаубе, Питер; Фонтес, Хорхе; Афонсу, Педро (3 января 2022 г.). «Функциональное и экологическое значение глубоководных погружений крупных морских хищников» . Ежегодный обзор морской науки . 14 (1): 129–159. Бибкод : 2022ARMS...14..129B . doi : 10.1146/annurev-marine-032521-103517 . ISSN   1941-1405 . ПМИД   34416123 . S2CID   237254422 . Проверено 7 июня 2022 г.
  21. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Ингаллс, Анитра Э.; Шах, Сунита Р.; Хансман, Роберта Л.; Алувихаре, Лихини И.; Сантос, Гуасиара М.; Дрюффель, Эллен Р.М.; Пирсон, Энн (25 апреля 2006 г.). «Количественная оценка автотрофности сообщества архей в мезопелагическом океане с использованием природного радиоуглерода» . Труды Национальной академии наук . 103 (17): 6442–6447. дои : 10.1073/pnas.0510157103 . ISSN   0027-8424 . ПМК   1564200 . ПМИД   16614070 .
  22. ^ наук, Лаборатория океана Бигелоу. «Обнаружено, что темные океанические бактерии играют большую роль в улавливании углерода - Лаборатория наук об океане Бигелоу» . www.bigelow.org . Проверено 26 ноября 2018 г.
  23. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Каартведт, Штейн; Угланд, Карл И.; Клевьер, Тор А.; Ростад, Андерс; Тительман, Жозефин; Сольберг, Ингрид (11 июня 2015 г.). «Социальное поведение мезопелагических медуз» . Научные отчеты . 5 (1): 11310. Бибкод : 2015НатСР...511310К . дои : 10.1038/srep11310 . ISSN   2045-2322 . ПМЦ   4464149 . ПМИД   26065904 .
  24. ^ Фрост, Джессика Р.; Денда, Аннеке; Фокс, Клайв Дж.; Джейкоби, Чарльз А.; Коппельманн, Рольф; Нильсен, Мортен Холтегор; Янгблут, Марш Дж. (12 октября 2011 г.). «Распределение и трофические связи студенистого зоопланктона на банке Доггер, Северное море». Морская биология . 159 (2): 239–253. дои : 10.1007/s00227-011-1803-7 . ISSN   0025-3162 . S2CID   85339091 .
  25. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и ж г час Джон, Св.; А, Майкл; Борха, Ангел; Чуст, Гиллем; Хит, Майкл; Григоров, Иво; Мариани, Патрицио; Мартин, Адриан П.; Сантос, Рикардо С. (2016). «Темная дыра в нашем понимании морских экосистем и их услуг: взгляд мезопелагического сообщества» . Границы морской науки . 3 . дои : 10.3389/fmars.2016.00031 . ISSN   2296-7745 .
  26. ^ Уилсон, RW; Миллеро, Ф.Дж.; Тейлор, младший; Уолш, Пи Джей; Кристенсен, В.; Дженнингс, С.; Гроселл, М. (16 января 2009 г.). «Вклад рыбы в морской цикл неорганического углерода». Наука . 323 (5912): 359–362. Бибкод : 2009Sci...323..359W . дои : 10.1126/science.1157972 . ПМИД   19150840 . S2CID   36321414 .
  27. ^ «Девяносто пять процентов мировой рыбы обитают в мезопелагической зоне» . Проверено 26 ноября 2018 г.
  28. ^ Иригоен X и др., «Биомасса и трофическая эффективность крупных мезопелагических рыб в открытом океане». В>Нац Коммун. 10 февраля 2014 г.;5:3271. DOI: 10.1038/ncomms4271.
  29. ^ Стил, Джон Х.; и др. (2009). Энциклопедия наук об океане: морская биология (2-е изд.). Лондон: Академическая пресса. ISBN  9780123757241 . OCLC   501069621 .
  30. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Кляйн, Джоанна (21 ноября 2018 г.). «Гости из сумеречной зоны океана» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 28 ноября 2018 г.
  31. Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Это изобретение помогает глубоководным рыбам добраться до поверхности» . 05.06.2018. Архивировано из оригинала 28 ноября 2018 года . Проверено 27 ноября 2018 г.
  32. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Козлоу, Дж. Энтони; Миллер, Эрик Ф.; Макгоуэн, Джон А. (28 октября 2015 г.). «Резкое сокращение прибрежных и океанических рыбных сообществ у берегов Калифорнии». Серия «Прогресс в области морской экологии» . 538 : 221–227. Бибкод : 2015MEPS..538..221K . дои : 10.3354/meps11444 . ISSN   0171-8630 .
  33. ^ Козар, Андрес; Эчеваррия, Фидель; Гонсалес-Гордилло, Х. Игнасио; Иригоен, Ксавьер; Убеда, Барбара; Эрнандес-Леон, Сантьяго; Пальма, Альваро Т.; Наварро, Сандра; Гарсиа-де-Ломас, Хуан (15 июля 2014 г.). «Пластиковый мусор в открытом океане» . Труды Национальной академии наук . 111 (28): 10239–10244. Бибкод : 2014PNAS..11110239C . дои : 10.1073/pnas.1314705111 . ISSN   0027-8424 . ПМК   4104848 . ПМИД   24982135 .
  34. ^ Коул, Мэтью; Линдек, Пенни; Халсбанд, Клаудия; Галлоуэй, Тамара С. (1 декабря 2011 г.). «Микропластик как загрязнитель морской среды: обзор». Бюллетень о загрязнении морской среды . 62 (12): 2588–2597. Бибкод : 2011MarPB..62.2588C . дои : 10.1016/j.marpolbul.2011.09.025 . hdl : 10871/19649 . ISSN   0025-326X . ПМИД   22001295 .
  35. ^ Коул, Мэтью; Линдек, Пенни; Файлман, Элейн; Халсбанд, Клаудия; Гудхед, Рис; Могер, Джулиан; Галлоуэй, Тамара С. (6 июня 2013 г.). «Поглощение микропластика зоопланктоном» (PDF) . Экологические науки и технологии . 47 (12): 6646–6655. Бибкод : 2013EnST...47.6646C . дои : 10.1021/es400663f . hdl : 10871/19651 . ISSN   0013-936X . ПМИД   23692270 .
  36. ^ Дэвисон, Питер; Аш, Ребекка Г. (27 июня 2011 г.). «Поглощение пластика мезопелагическими рыбами в субтропическом круговороте северной части Тихого океана» . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 432 : 173–180. Бибкод : 2011MEPS..432..173D . дои : 10.3354/meps09142 . ISSN   0171-8630 .
  37. ^ Вечорек, Алина М.; Моррисон, Лиам; Крут, Питер Л.; Олкок, А. Луиза; Маклафлин, Эоин; Савар, Оливье; Браунлоу, Ханна; Дойл, Томас К. (2018). «Частота микропластика у мезопелагических рыб северо-западной Атлантики» . Границы морской науки . 5 . дои : 10.3389/fmars.2018.00039 . hdl : 10468/5968 . ISSN   2296-7745 .
  38. ^ Монтейро, ЛР; Коста, В.; Фернесс, РВ; Сантос, РС (1997). «Концентрация ртути в кормовой рыбе указывает на усиление биоаккумуляции в мезопелагической среде» . Серия «Прогресс в области морской экологии» . 5 (44): 21–25. Бибкод : 1996MEPS..141...21M . дои : 10.3354/meps141021 . ISSN   0967-0653 .
  39. ^ Петерсон, Сара Х.; Акерман, Джошуа Т.; Коста, Дэниел П. (07 июля 2015 г.). «Экология морского кормодобывания влияет на биоаккумуляцию ртути у глубоко ныряющих северных морских слонов» . Учеб. Р. Сок. Б. 282 (1810): 20150710. doi : 10.1098/rspb.2015.0710 . ISSN   0962-8452 . ПМК   4590481 . ПМИД   26085591 .
  40. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Блюм, Джоэл Д.; Попп, Брайан Н.; Дразен, Джеффри С.; Анела Чой, К.; Джонсон, Маркус В. (25 августа 2013 г.). «Производство метилртути под смешанным слоем в северной части Тихого океана». Природа Геонауки . 6 (10): 879–884. Бибкод : 2013NatGe...6..879B . CiteSeerX   10.1.1.412.1568 . дои : 10.1038/ngeo1918 . ISSN   1752-0894 .
  41. ^ Сандерленд, Элси М.; Мейсон, Роберт П. (2007). «Воздействие человека на концентрацию ртути в открытом океане» . Глобальные биогеохимические циклы . 21 (4): н/д. Бибкод : 2007GBioC..21.4022S . дои : 10.1029/2006gb002876 . ISSN   0886-6236 .
  42. ^ Нефф, Дж. М. (16 апреля 2002 г.). Биоаккумуляция в морских организмах: влияние загрязнителей из добываемой воды нефтяных скважин . Эльзевир. ISBN  9780080527840 .
  43. ^ «Сумеречная зона океана» сталкивается с угрозой рыболовства» . Океаны . Проверено 7 ноября 2018 г.
  44. ^ Прельсо, Рауль (2019). «Изучение экономической целесообразности мезопелагического промысла в Бискайском заливе» . Журнал морских наук ICES . 76 (3): 771–779. doi : 10.1093/icesjms/fsy001 .
  45. ^ Коидзуми, Кёко; Хирацука, Сейичи; Сайто, Хироаки (2014). «Липиды и жирные кислоты трех съедобных миктофидов: Diaphus watasei, Diaphus suborbitalis и Benthosema pterotum: высокие уровни икосапентаеновой и докозагексаеновой кислот» . Журнал Oleo Science . 63 (5): 461–470. дои : 10.5650/jos.ess13224 . ISSN   1345-8957 . ПМИД   24717543 .
  46. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д Гордый, Роланд; Кокс, Мартин Дж.; Бриерли, Эндрю С. (2017). «Биогеография мезопелагической зоны Мирового океана» . Современная биология . 27 (1): 113–119. дои : 10.1016/j.cub.2016.11.003 . hdl : 10023/12382 . ISSN   0960-9822 . ПМИД   28017608 .
  47. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Костелло, Марк Дж.; Брейер, Шон (2017). «Глубины океана: мезопелагия и последствия глобального потепления» . Современная биология . 27 (1): Р36–Р38. дои : 10.1016/j.cub.2016.11.042 . hdl : 2292/32987 . ISSN   0960-9822 . ПМИД   28073022 .
  48. Перейти обратно: Перейти обратно: а б «Что обитает в сумеречной зоне океана? Новые технологии могут наконец рассказать нам об этом» . Наука | АААС . 22 августа 2018 г. Проверено 16 ноября 2018 г.
  49. ^ Дуарте, Карлос М. (28 января 2015 г.). «Мореплавание в 21 веке: кругосветная экспедиция Маласпина 2010» (PDF) . Бюллетень лимнологии и океанографии . 24 (1): 11–14. дои : 10.1002/lob.10008 . hdl : 10754/347123 . ISSN   1539-607X .
  50. ^ Иригоен, Ксавьер; Клевьер, Т.А.; Рёстад, А.; Мартинес, У.; Бойра, Г.; Акунья, JL; Боде, А.; Эчеваррия, Ф.; Гонсалес-Гордилло, JI (7 февраля 2014 г.). «Биомасса и трофическая эффективность крупных мезопелагических рыб в открытом океане» . Природные коммуникации . 5 (1): 3271. Бибкод : 2014NatCo...5.3271I . дои : 10.1038/ncomms4271 . ISSN   2041-1723 . ПМК   3926006 . ПМИД   24509953 .
  51. ^ «Мезобот» . Океанографический институт Вудс-Хоул . Проверено 16 ноября 2018 г.
  52. ^ Виддер, Э.А. (октябрь 2002 г.). «SPLAT CAM: Картирование распределения планктона с помощью биолюминесцентных дорожно-транспортных происшествий». Океаны '02 MTS/IEEE . Том. 3. ИИЭР. стр. 1711–1715 т.3. дои : 10.1109/oceans.2002.1191891 . ISBN  978-0780375345 . S2CID   106529723 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 4b8892bcaf4efce02a9305f67661e19f__1717743960
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/4b/9f/4b8892bcaf4efce02a9305f67661e19f.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Mesopelagic zone - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)