Войти
A падение кита происходит, когда туша кита упала на дно океана на глубине более 1000 м (3300 футов) в батиальской или глубинной зоне. На морском дне эти туши могут создавать сложные локализованные экосистемы, обеспечивающие существование глубоководным организмам на протяжении десятилетий. Это отличается от мелководья, где туша кита будет съедена падальщиками в течение относительно короткого периода времени. Китовые падения впервые были замечены в конце 1970-х годов с развитием глубоководных роботизированных исследований. С тех пор несколько естественных и экспериментальных падений китов отслеживались с помощью наблюдений с подводных аппаратов и дистанционно управляемых подводных аппаратов (ТПА ), чтобы понять закономерности экологической сукцессии на глубине.
Считается, что глубоководные китовые водопады являются горячими точками адаптивной радиации для специализированной фауны. В местах падения глубоководных китов наблюдались следующие организмы: гигантские равноногие, приземистые омары, щетинистые черви, креветки, креветки, лобстеры, миксины, оседакс, крабы, морские огурцы и спящие акулы. Были обнаружены новые виды, в том числе некоторые потенциально специализирующиеся на китовых падениях. Было высказано предположение, что китовые падения создают биоразнообразие, предоставляя эволюционные ступеньки для перемещения нескольких линий и адаптации к новым экологически неблагоприятным местам обитания. По оценкам исследователей, 690 000 туш / скелетов девяти крупнейших видов китов одновременно находятся на одной из четырех стадий сукцессии. Эта оценка подразумевает среднее расстояние 12 км (7,5 миль) и всего 5 км (3,1 мили) вдоль маршрутов миграции. Они предполагают, что это расстояние достаточно короткое, чтобы позволить личинкам рассеиваться / мигрировать от одной к другой.
Китовые падения могут происходить в глубоких открытых водах океана из-за низких температур и высокой гидростатики. давления. В прибрежных водах океана более высокая заболеваемость хищниками, а также более теплая вода ускоряют разложение туш китов. Туши также могут плавать из-за газов разложения, удерживая тушу на поверхности. Тела большинства крупных китов (включая кашалотов и многие виды усатых китов ) немного плотнее окружающей морской воды и приобретают положительную плавучесть только тогда, когда легкие наполнены воздухом.. Когда легкие сдуваются, туши китов могут достичь морского дна быстро и относительно неповрежденными из-за отсутствия значительных падений китов в толще воды. Оказавшись в глубине моря, низкие температуры замедляют скорость разложения, а высокое гидростатическое давление повышают растворимость газа, позволяя китам оставаться неповрежденными и погружаться на еще большие глубины.
Количество углерода, связанное в типичной туше одиночного кита (около двух метрических тонн углерода для типичных сорока -тонн туши) примерно эквивалентно количеству углерода, экспортированному на гектар глубинного океанского дна за 100–200 лет. Это количество органического материала, достигающего морского дна за один раз, создает импульс, эквивалентный примерно 2000 годам фонового потока углерода в 50 квадратных метрах отложений непосредственно под падением кита. Это помогает поддерживать структуру сообщества, которая развивается вокруг падения кита, но также имеет потенциальные последствия для биологического насоса или потока органических материалов с поверхности океана на глубину.
Киты и некоторые другие крупные морские животные питаются большими скоплениями зоопланктона и следуют за ними в качестве пропитания. Основываясь на простой трофической структуре, это будет означать, что киты и другие крупные питатели зоопланктона могут быть обнаружены в более высокой численности в районах с высокой первичной продукцией, что потенциально делает их важными экспортерами углерода в глубину через выпадения пищи. Модели биологических насосов показывают, что большое количество углерода, поглощаемого глубоководным морем, обеспечивается не только твердыми частицами органического углерода (POC), а другим источником. Боковая адвекция углерода, особенно в прибрежных районах, вносит свой вклад в этот дефицит в модели, но выпадение пищи также является еще одним источником органического углерода для глубоководных океанов. Были выдвинуты различные предположения о том, что доля пищи в общем потоке углерода в глубоководные районы океана составляет от 0,3% до 4%.
Появляется все больше свидетельств того, что доля пищи в потоке углерода в глубинах океана растет. больше, чем предполагалось изначально, особенно на местном уровне в районах с высокой первичной продуктивностью. К сожалению, трудно измерить вклад продуктов питания в биологический насос, и полагаться на несколько случайных исследований обнаруженных водопадов, а также высаженных трупов, с большей частью глубоководных исследований потока углерода, основанных на осадочных ловушках.
Скелет серого кита лежит на морском дне бассейна Санта-Крус, когда миксина плывет в поле зрения глубоководного аппарата ВМС США АЛВИН.Самое раннее указание на то, что в тушах китов могут находиться специализированные сообщества животных, произошло в 1854 году, когда новый вид мидий был извлечен из куска плавучего кита жира. К 1960-м годам глубоководные траулеры случайно обнаружили другие новые виды моллюсков, включая блюдец (названных Osteopelta ), прикрепленных к костям китов.
Первый Зарегистрированное падение глубинного кита было обнаружено пилотами ВМС США батискафом LT Ken Hanson, Master Chief George Ellis и LT Tom Vetter, ныряющими в батискаф Trieste II (DSV-1) 19 февраля 1977 года. Каркас туши, полностью лишенный органических тканей, остался нетронутым и рухнул на морское дно. Погружной аппарат восстановил челюсть и фаланги. Кит считался серым китом на основании размеров костей и скелета, отсутствия зубов и расположения к западу от Санта-Каталины.
Первая экосистема падения кита., который включал хемоавтрофный комплекс, живущий за счет анаэробного разложения органического материала в костях китов, был обнаружен командой ученых во главе с Гавайским университетом океанологом Крейгом Смит в 1987 году. DSV Элвин наблюдал останки с помощью сканирующего сонара на высоте 1240 м (4070 футов) в бассейне Каталина и собрал первые фотографические изображения и образцы животных и микробов из этого замечательное сообщество.
С тех пор многие другие китовые водопады были обнаружены большим количеством исследователей и глубоководных, а также военно-морскими подводными лодками. Повышение уровня обнаружения в значительной степени связано с использованием новейшего гидролокатора бокового обзора , который может детально исследовать дно океана на предмет крупных скоплений вещества.
A китовая кость извлекается на дне бассейна Санта-Каталина через пять лет после экспериментальной установки. Поверхность кости содержит участки белых бактериальных матов и приземистого омара . Гидроиды выросли на петле желтой линии, прикрепленной к кости. Падения китов распределяются неоднородно в пространстве и времени, с концентрацией вдоль путей миграции. Эти китовые водопады, пересекающие океаны, имеют много общего с фауной. Мидии и моллюски везикомииды принадлежат к группам, в которых обитают хемосинтетические бактерии, которые могут получать энергию от неорганических химикатов, таких как сера. До того, как их присутствие было обнаружено у китовых водопадов, единственными известными местами обитания этих групп были затонувшие леса и гидротермальные источники. Точно так же моллюски-люциниды, как ранее было известно, обитают только в просачиваемых углеродом и бескислородных донных отложениях. Osedax, род глубоководных многощетинковых червей, действуют как инженеры экосистемы, выделяя кислоту, разрушающую кости китов, и поглощая питательные вещества, находящиеся внутри. Это увеличивает биоразнообразие морских глубин за счет увеличения диффузии воды в матрицу костей и облегчения колонизации костного матрикса более редкими видами. Оседаксы оказывают более сильное воздействие на скелеты молодых особей, которые не так хорошо кальцифицированы, как скелеты взрослых.
На местах падения китов обычно наблюдается от трех до пяти трофических уровней, при этом два основных источника питания составляют основа пищевой сети. В трупах взрослых китов может быть до пяти трофических уровней, тогда как у молоди, как правило, их три.
Недавние исследования также показывают возможную тенденцию к «двойному разделению ниши», когда падальщики имеют тенденцию достигать максимальной плотности на туше во время днем, а хищники больше присутствуют ночью, что снижает конкуренцию между двумя трофическими группами. Существует также возможная тенденция в моделях приливов и видов, указывающая на то, что приливы также играют роль в разделении ниш.
Подобные экосистемы существуют, когда другие большие объемы богатого питательными веществами материала падают на морское дно. Затонувшие грядки водорослей образуют водопады водорослей, а большие деревья могут опускаться, образуя водопады. В последние годы затонувшие корабли также стали базами для глубоководных сообществ. В экосистемах, образовавшихся после падения китов, существует четыре стадии экологической сукцессии.
Есть четыре стадии разложения, связанные с падением кита. Эти этапы различаются по продолжительности и перекрываются друг с другом в зависимости от размера туши, глубины воды и других переменных окружающей среды, таких как приливный поток. Похоже, что крупные неповрежденные киты проходят через четыре стадии разложения, а стадии на более мелких или частичных тушах могут быть усечены. Более мелкие китообразные, такие как морские свиньи и дельфины, не проходят те же стадии экологической сукцессии из-за своего небольшого размера и более низкого содержания липидов. Исследователи полагают, что присутствие червей Osedax также может быть фактором, способствующим наблюдаемым сукцессионным различиям.
Начальный период начинается с «мобильных падальщиков», таких как миксина и спящие акулы активно поедают мягкие ткани туши. Потребление может составлять 40–60 килограммов (88–132 фунтов) в день. Этот этап обычно длится от месяцев до 1,5 лет.
На втором этапе вводятся «оппортунисты обогащения». Это животные, которые колонизируют кости и окружающие отложения, загрязненные органическими веществами туши и любых других тканей, оставленных падальщиками. Эта стадия может длиться от месяцев до 4,5 лет.
На третьей стадии сульфофильные бактерии анаэробно расщепляют липиды, встроенные в кости. Вместо кислорода они восстанавливают растворенный сульфат (SO. 4) и выделяют сероводород. Из-за токсичности H. 2S выживают только устойчивые хемосинтетические бактерии. Бактериальные маты служат пищей для мидий, моллюсков, блюдец и морских улиток. Поскольку кости кита богаты липидами, составляющими 4–6% его массы тела, заключительная стадия пищеварения может длиться от 50 до 100 лет.
Некоторые ученые постулируют четвертую стадию. этап экологической сукцессии в местах падения китов, называемый «этапом рифа». Падение кита вступает в эту стадию, когда все органические соединения истощены и в костях остаются только минералы, которые обеспечивают твердый субстрат для суспензии и фильтрующих устройств.
Процесс, называемый метаногенез также может происходить вокруг китовых водопадов. Археи, вырабатывающие метан, могут быть в изобилии в бескислородных отложениях, но обычно не встречаются вместе с серовосстанавливающими бактериями, обнаруженными на китовых водопадах. Однако китовые водопады поддерживают как сероредуцирующие бактерии, так и археи, продуцирующие метан, что позволяет сделать вывод, что эта территория не ограничена донорами электронов и / или конкуренция за подходящий субстрат минимальна или отсутствует. Градиенты концентрации как сульфида, так и метана могут быть обнаружены вокруг водопадов китов, при этом самая высокая концентрация приходится на один метр от туши, что на несколько порядков выше, чем концентрация в окружающих наносах. Метаногенез, по-видимому, происходит только в отложениях, в отличие от восстановления серы, которое происходит как в отложениях, так и на костях туши. Добавление снижения содержания серы как в отложениях, так и в костях китов с высоким содержанием липидов является ключевым фактором, объясняющим, почему китопады способны поддерживать глубоководные сообщества в течение продолжительных периодов времени.
Китовые падения окаменелости из позднего эоцена и олигоцена (34–23 MYA ) в Вашингтоне и из плиоцена в В Италии встречаются моллюски, которые также обитали в нехемосинтетической среде. Животные, использующие только хемосинтез, не появляются до миоцена (23–5 MYA) в Калифорнии и Японии. Это может быть связано с тем, что содержание липидов в костях ранних китов было слишком низким. Поскольку доисторические киты эволюционировали, чтобы жить в пелагических водах и нырять глубже, структурные изменения в их анатомии включали увеличение размеров, снижение плотности костей и повышение содержания липидов. Именно из-за этого повышенного содержания липидов в глубоководных районах моря образовались хемосинтетические сообщества.
Обнаружение моллюска Osteopelta в кости новозеландской черепахи эоцена указывает на то, что эти животные эволюционировали до китов, включая, возможно, населяющих мезозойских (251–66 млн лет назад) рептилий. Они могли выжить в просачиваниях, лесных водопадах и жерлах, ожидая 20-миллионного перерыва между вымиранием рептилий и появлением китов. Другая возможность состоит в том, что эти окаменелости представляют собой предшествующий, тупиковый эволюционный путь, и что сегодняшние животные, упавшие на кит, эволюционировали независимо.
Китобои стоят рядом с китом, которого они недавно поймали и собираются Было высказано предположение, что китобойная промышленность повлияла на биологический насос, уничтожив множество крупных китов, уменьшив количество падений китов. Последствия этого для сообществ падений бентосных китов изучены недостаточно. Однако предполагается, что удаление крупных китов могло снизить общую биомассу глубоководных морских глубин более чем на 30%. Киты накопили огромное количество углерода, который был экспортирован в глубокое море во время падений китов. Таким образом, китобойный промысел также снизил способность морских глубин к улавливанию углерода. Углерод может улавливаться от сотен до тысяч лет в глубоком море, поддерживая бентосные сообщества. Подсчитано, что с точки зрения связывания углерода каждый кит эквивалентен тысячам деревьев.
Были также проведены исследования, основанные на тушах других животных., морские позвоночные, не являющиеся млекопитающими, упавшие в глубокое море. В частности, случайное обнаружение туши китовой акулы и трех туш мобулидов скатов привело к наблюдениям за сообществами, которые образуют окружающие большие гибиножаберные водопады в отличие от китовых падает. Китовые акулы регулярно обитают в водах глубиной около 1000 метров, что позволяет предположить, что это может быть обычная форма падения пищи в районах, где ее много. Многие бельдюги (Zoarcidae) были обнаружены вокруг китовой акулы с некоторыми свидетельствами прямого кормления, поскольку на туше были обнаружены скважины. Другая теория предполагает, что бельдюги ждали свою главную добычу, амфипод и других мелких донных животных. Три найденных луча находились на разных стадиях разложения, в результате чего были обнаружены различные ассоциации, окружающие людей. Было обнаружено, что вокруг более неповрежденных особей было больше падальщиков, в том числе падальщиков, типичных для китовых падений, таких как миксины. Вокруг наименее интактной особи бактериальный мат наблюдался в зоне обогащения, но не было обнаружено моллюсков или мидий, типичных для китовых падений.
В целом, четыре наблюдаемые туши не показали никаких доказательств прохождение стадии мусорщика. Ограничения по размеру, а также физиологические различия между крупными пластиножаберными и китами более чем вероятно вызывают изменения, наблюдаемые в сообществах, окружающих их соответствующие туши. Черви Osedax обладают способностью извлекать коллаген из костей, а также липиды, что позволяет им питаться костями, отличными от богатых липидами останков китов. Хотя в этом исследовании оседаксы не были обнаружены на останках не млекопитающих, их отсутствие могло быть связано со временем наблюдения, а оседаксы еще не колонизировали трупы. Различные исследования мелких китообразных и других пищевых падений морских позвоночных приходят к аналогичным выводам, что эти падения приносят большое количество нового органического материала на глубину, но поддерживают в основном сообщество падальщиков, в отличие от разнообразного сообщества, наблюдаемого при падениях китов. Этот вывод можно сделать на основании знания о том, что у крупных китов гораздо более высокое содержание липидов в их основном составе и костном мозге, что поддерживает разнообразные сообщества, последовательно присутствующие на китовых водопадах.
