Войти
Южно-тихоокеанский круговорот является частью земной системы вращающихся океанских течений, ограниченной экватором на севере, Австралия на западе, Антарктическое циркумполярное течение на юге и Южная Америка на востоке. Центром Южно-Тихоокеанского Круговорота является океанический полюс недоступности, место на Земле, наиболее удаленное от любых континентов и продуктивных океанических регионов, и считается самой большой океанической пустыней на Земле. круговорот, как и другие четыре круговорота Земли, содержит области с повышенными концентрациями пелагических пластмасс, химического ила и другого мусора известное как мусорная свалка в южной части Тихого океана.
Южно-тихоокеанский круговорот. Земные пассаты и сила Кориолиса вызывают океанические течения в южной части Тихого океана, чтобы циркулировать против часовой стрелки. Токи действуют, чтобы изолировать центр круговорота от питательного вещества апвеллинга, и небольшое количество питательных веществ переносится туда ветром (эоловые процессы ), потому что в Южном полушарии относительно мало суши для снабжения пыль к господствующим ветрам. Низкие уровни питательных веществ в регионе приводят к чрезвычайно низкой первичной продуктивности на поверхности океана и, как следствие, очень низкому потоку органического материала, оседающего на дно океана в виде морского снега. Низкие уровни биогенных и эоловых отложений вызывают очень медленное накопление отложений на дне океана. В центре Южно-Тихоокеанского круговорота скорость седиментации составляет от 0,1 до 1 м (от 0,3 до 3,3 фута) на миллион лет. Толщина наносов (от базальтов фундамента до морского дна) колеблется от 1 до 70 м, причем более тонкие отложения встречаются ближе к центру круговорота. Низкий поток частиц в южно-тихоокеанский круговорот делает воду там самой чистой морской водой в мире.
Под морским дном морские отложения и окружающие поровые воды содержат необычную подпольную биосферу. Несмотря на чрезвычайно низкие количества захороненного органического материала, микробы живут по всей толще осадка. Среднее количество клеток и чистая скорость дыхания на несколько порядков ниже, чем в любой другой подпольной биосфере, изученной ранее.
Подпольное сообщество Южно-Тихоокеанского круговорота также необычно потому что он содержит кислород по всей толще осадка. В других подпольных биосферах микробное дыхание разрушает органический материал и поглощает весь кислород вблизи морского дна, оставляя более глубокие части осадочного столба бескислородными. Однако в круговороте южной части Тихого океана низкие уровни органического материала, низкая скорость дыхания и тонкие отложения позволяют насыщать поровую воду кислородом по всей толще отложений. В июле 2020 года морские биологи сообщили, что аэробные микроорганизмы (в основном) в «квазивостановленном состоянии » были обнаружены в бедные органическими веществами отложения возрастом до 101,5 миллионов лет, на 250 футов ниже морского дна в Южно-Тихоокеанском круговороте (SPG) («самое мертвое место в океане»), и могут быть самые долгоживущие формы жизни из когда-либо обнаруженных.
Бентосные микробы в отложениях с низким содержанием органических веществ в олиготрофных Предполагается, что океанические регионы, такие как Южно-Тихоокеанский круговорот, метаболизируют радиолитический водород (H2) в качестве первичного источника энергии.
Океанические регионы в южно-тихоокеанском круговороте ( SPG) и другие субтропические круговороты характеризуются низкой первичной продуктивностью в поверхностном океане; т.е. они олиготрофны. Центр SPG является самой удаленной от континента океанической провинцией и содержит самую чистую океанскую воду на Земле с содержанием хлорофилла ≥ 0,14 мг на 1 м 2. Углерод, поступающий в нижележащие глубоководные отложения океана с помощью биологического насоса, ограничен в SPG, в результате чего скорости осаждения на несколько порядков ниже, чем в продуктивных зонах, например континентальные окраины.
Обычно глубоководная бентическая 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).
Радиоактивный распад природного урана (U и U ), торий (Th) и калий (K ) в донных отложениях совместно бомбардируют поровые воды α, β, и γ радиация. Облучение ионизирует и разрушает молекулы воды, в конечном итоге давая H 2. Продуктами этой реакции являются водные электроны (e aq), водородные радикалы (H ·), протоны (H) и гидроксильные радикалы (OH ·). Радикалы обладают высокой реакционной способностью, поэтому недолговечны и рекомбинируют с образованием пероксида водорода (H 2O2) и молекулярного водорода (H 2).
Количество радиолитического образования H 2 в донных отложениях зависит от от количества присутствующих радиоактивных изотопов, пористости отложений и размера зерен.Эти критерии указывают на то, что определенные типы отложений, такие как абиссальные глины и кремнистые илы, могут иметь более высокую выработку радиолитического H 2 по сравнению с другими слоями морского дна. Кроме того, выработка радиолитического H 2 была измерена при интрузиях морской воды в базальты подпольного фундамента.
Микробы, наиболее подходящие для использования радиолитического H 2 представляют собой бактерии кноллгаза, литоавтотрофы, которые получают энергию путем окисления молекулярного водорода посредством реакции кноллгаза :
H2(водн.) + 0,5O 2 (водн.) H 2 O (l)
В поверхностном слое кернов отложений из олиготрофных областей SPG, O 2 является основным используемым акцептором электронов. в микробном метаболизме. Концентрации O 2 немного снижаются в поверхностных отложениях (начальные несколько дециметров) и не меняются с глубиной. Между тем, концентрации нитратов немного увеличиваются вниз или остаются постоянными в толще донных отложений примерно на том же уровне, что и в глубоководной воде над дном. Измеренные отрицательные потоки O 2 в поверхностном слое демонстрируют относительно низкое количество аэробных микробов, которые окисляют минимально осажденное органическое вещество из океана выше. 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 метра ниже морского дна (mbsf) и 2,5 mbsf соответственно. Это свидетельствует о гораздо более высокой микробной активности, как аэробной, так и анаэробной.
Производство радиолитического H 2 (донора электронов) стехиометрически сбалансировано с образованием 0,5 O 2 (акцептор электронов), поэтому измеримый поток O 2 в субстрате не ожидается, если одновременно происходит радиолиз воды и бактерий knallgas. Таким образом, несмотря на известное наличие радиолитического образования H 2, молекулярный водород находится ниже обнаруживаемого предела в ядрах SPG, что приводит к гипотезе о том, что H 2 является основным источником энергии при низких температурах. -органические донные отложения ниже поверхностного слоя.
Спутниковые снимки показывают, что некоторые области в круговороте более зеленые, чем окружающая их прозрачная голубая вода, что часто интерпретируется как области с более высокими концентрации живого фитопланктона. Однако предположение, что более зеленая вода океана всегда содержит больше фитопланктона, не всегда верно. Несмотря на то, что Южно-Тихоокеанский круговорот содержит эти участки зеленой воды, рост организмов в нем очень невелик. Вместо этого некоторые исследования предполагают, что эти зеленые пятна являются результатом накопленных отходов морской жизни. Оптические свойства круговорота южной части Тихого океана остаются в значительной степени неизученными.
Портал океанов 