Hlubokomořští 'černí kuřáci': Důležitější, než jsme si mysleli

- Příroda autor: Jan Toman

Ještě v polovině 70. let vědci předpokládali, že jsou všechny pozemské ekosystémy závislé na slunci. Záření naší životodárné hvězdy totiž umožňuje fotosyntézu, neboli spojování jednoduchých látek jako je voda a oxid uhličitý do složitějších organických látek – cukrů. V biologii potom mělo trochu nadneseně platit, že kam nemůže světlo, nemusí ani doktor

Vývěr na Středoatlantském hřbetu

Vývěr na Středoatlantském hřbetu,zdroj: Profimedia.cz

Fotosyntetické organismy vázané na světlo – zejména rostliny, ale i jednobuněčné řasy, někteří další prvoci, sinice a pár dalších bakterií – byly považovány za základ všech pozemských ekosystémů. Buď přímo, jako třeba v lese či na savaně, nebo zprostředkovaně, svým rozkladem, jako třeba v hlubokých vrstvách půdy nebo na dně moře.

Tuto představu ale v roce 1977 rozmetal objev hlubokomořských vývěrů, které hostí bohatá svébytná společenstva organismů přežívající bez jediného slunečního paprsku.

Za 40 let od objevu hlubokomořských vývěrů pokročila biologie mílovými kroky kupředu. Dnes už například víme, že společenstva bakterií dokáží přežívat i kilometry pod zemí, kde se živí spojováním jednoduchých chemických látek z okolní horniny.

Stejně tak se před námi pomalu otevírá záhadný svět mořských hlubin. Nenalezneme tam jen "černé kuřáky" objevené v 70. letech, ale také celou řadu o něco chladnějších vývěrů minerálních vod a průsaků uhlovodíků či mimořádně slaných vod.

Hlubokomořské oázy života

Barva vody vyvěrající z "kuřáků" se liší podle teploty a rozpuštěných chemikálií, podle čehož lze vývěry rozlišit na několik typů. Bez zajímavosti ale nejsou ani méně spektakulární průsaky, které někdy vytvářejí celá podmořská "jezera" držící se kvůli vyšší hustotě na dně oceánu.

Navíc, jak ukazují množící se výzkumy, tyto "oázy života" na jinak velmi nehostinném dně oceánu hrají důležitou roli ve fungování pozemského ekosystému. Zajišťují cykly látek, zúrodňují oceán a mají nemalý vliv i na klima naší planety.

Nesmíme zapomínat také na to, že podobné útvary mohou být vůbec nejnadějnějším místem pro hledání života jinde ve vesmíru. Pod ledovou krustou měsíců Jupiteru a Saturnu se rozprostírají celé oceány tekuté vody, které dost možná na dně hostí podobné vývěry a průsaky minerálních vod.

Horké vývěry na dně moře jsou vázané na místa s bohatou geotermální aktivitou – zejména středooceánské hřbety, zlomy mořské kůry a vulkanické oblasti. Do okolního oceánu z nich tryská přehřátá voda nasycená rozpuštěnými kovy v nitru zemské kůry.

Zejména v prvním období vývěry velmi intenzivně chrlí žhavou vodu s nulovým obsahem kyslíku nasycenou sirovodíkem, který je pro velkou většinu organismů jedovatý, a tak nejsou výjimkou ani úhyny volně pohyblivých mořských organismů proplouvajících nad danou oblastí.

Co se děje kolem podmořských "komínů"? 

Jejich mršiny ovšem paradoxně mohou dodat potřebné živiny prvním průkopníkům na svazích hlubokomořského vývěru. Tito první osadníci jsou dílem bakterie a jim podobné, ale nepříbuzné, archea z hlubin zemské kůry a dílem klasické hlubokomořské organismy z okolního oceánu.

Zprvu je hranice mezi oběma prostředími ostrá, ale jak se vývěr postupně zklidňuje, obě společenstva se začínají prolínat. Hlubokomořské vývěry v tomto období hostí kraby a další korýše, mnohoštětinaté červy, mořské houby, hadice, polypovce a řadu dalších živočišných skupin.

Organismy osídlující okolí hlubokomořských vývěrů jsou na toto prostředí často specializované, přičemž pomocí larev a dalších mobilních stádií vyhledávají nová místa k životu.

Někteří mnohoštětinatí červi, jako třeba Riftia, případně mlži a plži, hostí na svém těle (nejčastěji na žábrech) husté nárosty symbiotických bakterií využívajících anorganické látky rozpuštěné ve vodě. Tito malí spolupracovníci dodávají svému hostiteli potřebné živiny výměnou za ochranu a přísun chemikáliemi nasycené vody.

Jak hydrotermální aktivita klesá, zmenšuje se i úživnost ekosystému. I tak ale na vyhasínajících vývěrech ještě tisíce až desetitisíce let přetrvávají bohatá společenstva využívající chemicky různorodé usazeniny.

K nim se nově připojují velká zvířata z okolního oceánu, pro která byla dřívější koncentrace chemických látek jedovatá. Ještě pozdější obyvatelé využívají vysokých vysrážených komínů a zbytků místních organismů jako pevného substrátu pro přichycení a vyzvednutí do výšky, kde je omývají mořské proudy.

Srovnatelný je i vývoj menších průsaků minerálních vod, i když ty samozřejmě nemají tak daleký dosah a od okolí nejsou ani v období největší aktivity tak příkře oddělené jako horké vývěry.

Mnohem důležitější, než se čekalo

Hlubokomořské vývěry a průsaky jsou důležité i v globálním měřítku. Zásadním způsobem ovlivňují cykly fosforu, vanadu, manganu, železa, mědi, zinku a dalších prvků. V tomto ohledu jsou dokonce důležitější než všechny sladkovodní oblasti dohromady. Vývěry se navíc podílejí i na největších a nejdůležitějších cyklech uhlíku, kyslíku a síry.

Všechny zmíněné prvky a jejich sloučeniny doslova rozsévají po mořském dně a dodávají tak tolik potřebné živiny pro rozvoj místních organismů. Odhaduje se, že mořské vývěry přispívají k celkovému obsahu organického uhlíku v hlubinách asi třemi procenty. Průsaky jsou v tomto ohledu nejméně dvakrát tak významné.

Společně by tak tyto oblasti mohly stát až za desetinou vší hmoty organismů na dně hlubokých moří. Nejnovější měření navíc ukazují, že tato čísla mohou být až několikanásobně podhodnocená. Horké vývěry a průsaky jsou tak zřejmě jedněmi z hlavních hráčů v hlubokomořském ekosystému.

Mikroorganismy přímo v oblasti horkých vývěrů a průsaků se navíc živí zpracováním vodíku, metanu a sirovodíku. Poslední dvě sloučeniny jsou přitom výraznými skleníkovými plyny a míra jejich zpracování hlubokomořskými organismy tak zřejmě ovlivňuje i celkové klima na naší planetě.

Výzkum horkých hlubokomořských vývěrů tak rozhodně nekončí. Naopak, jejich role ve fungování globálního ekosystému se zdá čím dál důležitější. Detailní výzkum jejich aktivity, obyvatel a vlivu na okolní prostředí může napovědět mnohé o fungování naší vlastní planety i potenciálních místech pro život jinde ve Sluneční soustavě.

Zdroj: Levin LA, Baco AR, Bowden DA, ... & Metaxas A (2016): Hydrothermal Vents and Methane Seeps: Rethinking the Sphere of Influence. Frontiers in Marine Science, 3.

Tagy: biologie geologie podmořský svět zvířata a příroda ekologie a ochrana životního prostředí hydrotermální vývěry hlubokomořské vývěry

Zdroje: Vlastní