Υδροθερμική εκβολή

Βιολογικές κοινότητες

Οι οργανισμοί της βαθιάς θάλασσας δεν έχουν πρόσβαση στο ηλιακό φως, οπότε πρέπει να εξαρτώνται από τα θρεπτικά συστατικά των χημικών αποθέσεων και των υδροθερμικών ρευστών στα οποία ζουν. Ωστόσο, σε σύγκριση με τον περιβάλλοντα θαλάσσιο πυθμένα, οι ζώνες υδροθερμικών εκροών έχουν πυκνότητα οργανισμών 10.000 έως 100.000 φορές μεγαλύτερη.

Οι κοινότητες των υδροθερμικών εκροών είναι σε θέση να διατηρούν τέτοιες τεράστιες ποσότητες ζωής επειδή οι οργανισμοί των εκροών εξαρτώνται από χημειοσυνθετικά βακτήρια για τροφή. Αυτά τα βακτήρια χρησιμοποιούν ενώσεις θείου, ιδίως υδρόθειο, μια χημική ουσία εξαιρετικά τοξική για τους περισσότερους γνωστούς οργανισμούς, για να παράγουν οργανικό υλικό μέσω της διαδικασίας της χημειοσύνθεσης.

Τα χημειοσυνθετικά βακτήρια αναπτύσσονται σε ένα παχύ στρώμα που προσελκύει άλλους οργανισμούς, όπως αμφίποδα και κωπήποδα, τα οποία βόσκουν απευθείας τα βακτήρια. Μεγαλύτεροι οργανισμοί όπως σαλιγκάρια, γαρίδες, καβούρια, γιγάντια σωληνοειδή σκουλήκια, ψάρια και χταπόδια σχηματίζουν μια τροφική αλυσίδα σχέσεων θηρευτή και θηράματος πάνω από τους πρωταρχικούς καταναλωτές.

Οι κύριες ομάδες οργανισμών γύρω από τους αεραγωγούς του βυθού είναι σκουλήκια, γαστερόποδα και καρκινοειδή, με τα μεγάλα δίθυρα και τις γαρίδες χωρίς μάτια να αποτελούν τον κύριο όγκο των μη μικροβιακών οργανισμών.

Τα σωληνοειδή σκουλήκια αποτελούν σημαντικό μέρος της κοινότητας γύρω από έναν υδροθερμικό αεραγωγό. Απορροφούν θρεπτικά συστατικά απευθείας στους ιστούς τους. Υπάρχουν περίπου 285 δισεκατομμύρια βακτήρια ανά ουγγιά ιστού σωληνοσκώληκα.

Οι σωληνοσκώληκες έχουν κόκκινα πτερύγια που περιέχουν αιμοσφαιρίνη. Η αιμοσφαιρίνη συνδυάζει το υδρόθειο και το μεταφέρει στα βακτήρια που ζουν στο εσωτερικό του σκουληκιού. Σε αντάλλαγμα, τα βακτήρια τρέφουν το σκουλήκι με ενώσεις άνθρακα.

Άλλα παραδείγματα της μοναδικής πανίδας που κατοικεί σε αυτό το οικοσύστημα είναι το γαστερόποδο Crysomallon squamiferum, ένα είδος σαλιγκαριού με πόδι που ενισχύεται από λέπια κατασκευασμένα από σίδηρο και οργανικά υλικά, και το "σκουλήκι της Πομπηίας" Alvinella pompejana, το οποίο αντέχει σε θερμοκρασίες έως και 80°C.

Πάνω από 300 νέα είδη έχουν ανακαλυφθεί στις υδροθερμικές πηγές, πολλά από αυτά "αδελφά είδη" με άλλα είδη σε γεωγραφικά απομακρυσμένες περιοχές των πηγών. Έχει προταθεί ότι πριν η βορειοαμερικανική πλάκα υπερπηδήσει τη μεσοατλαντική ράχη, υπήρχε μια ενιαία βιογεωγραφική περιοχή αεραγωγών στον ανατολικό Ειρηνικό. Το επακόλουθο εμπόδιο στο ταξίδι ξεκίνησε την εξελικτική απόκλιση των ειδών σε διαφορετικές τοποθεσίες. Τα παραδείγματα συγκλίνουσας εξέλιξης που παρατηρούνται μεταξύ διαφορετικών υδροθερμικών πηγών θεωρούνται ως σημαντική υποστήριξη της θεωρίας της φυσικής επιλογής και της εξέλιξης στο σύνολό της.

Ένα είδος φωτοτροφικού βακτηρίου βρέθηκε να ζει κοντά σε ένα μαύρο καπνιστή στα ανοικτά των ακτών του Μεξικού σε βάθος 2.500 μέτρων. Κανένα ηλιακό φως δεν διεισδύει τόσο βαθιά στα νερά. Αντ' αυτού, τα βακτήρια, που ανήκουν στην οικογένεια Chlorobiaceae, χρησιμοποιούν την αμυδρή λάμψη από το μαύρο καπνιστήριο για τη φωτοσύνθεση. Πρόκειται για τον πρώτο οργανισμό που ανακαλύφθηκε στη φύση και χρησιμοποιεί αποκλειστικά ένα φως εκτός από το φως του ήλιου για τη φωτοσύνθεση.