» » Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 1. «Черный курильщик». Фото с сайта ununu.ru


«Черные курильщики» — это источники обогащенной сероводородом горячей воды, бьющие в глубоководных долинах срединно-океанических хребтов. Здесь обильны окисляющие сероводород бактерии, за счет которых выживают и многие другие организмы. Наблюдающееся здесь многообразие жизни дало повод назвать эти экосистемы «гидротермальными оазисами». В одном из таких мест, обнаруженных недавно в Антарктике, найден и описан новый вид краба. Ученым также удалось изучить некоторые любопытные подробности жизни этих крабов.

Так называемые «черные курильщики» — это весьма своеобразные глубоководные биотопы, открытые всего несколько десятков лет назад. Обнаружение этих необычных местообитаний началось с открытия системы срединно-океанических хребтов, которое произошло в середине ХХ века. Эти исследования привели, в частности, к созданию теории глобальной тектоники плит. Начавшиеся затем исследования срединно-океанических хребтов — как с судов, так и при помощи различных подводных аппаратов — выявили здесь, в подводных долинах (на глубинах более 1000 м), источники горячей воды, обогащенной сероводородом, метаном и солями металлов (рис. 1). Температура такой сильноминерализованной воды может достигать 250–350°C, но из-за большого давления вода не кипит.

Уже первые погружения, в 1977 году, управляемых подводных аппаратов близ Галапагосских островов выявили необычное богатство жизни у «черных курильщиков». Плотность и биомасса живых организмов здесь может быть в 1000–10 000 раз больше, чем на других участках морского дна на той же глубине. Отсюда и возникло их название — «гидротермальные оазисы». Особенно много здесь бактерий: во многих местах эти организмы, способные выдерживать температуру до 120°C, покрывают поверхности сплошным толстым слоем — «бактериальными матами». Бактерии эти хемосинтезирующие (сероводородокисляющие): они получают энергию, окисляя сероводород до серы. Именно обилие бактерий определяет общее богатство жизни гидротермальных оазисов: хемосинтезирующие бактерии являются первым уровнем пищевой цепи, а уже над ними «надстраиваются» следующие уровни — потребители бактерий, потребители тех, кто потребляет бактерий, и так далее.

Ясно, что изучение глубоководных гидротермальных оазисов сопряжено с большими техническими трудностями. Поэтому неудивительно, что ученые в первую очередь обследовали те из них, которые находятся в тропических и субтропических (отчасти также в умеренных) широтах, где условия работы несколько легче, чем в высоких широтах. А вот оазисы, лежащие в антарктических широтах (рис. 2), были впервые обследованы относительно недавно — в 2010 году (см.: A. D. Rogers et al., 2012. The discovery of new deep-sea hydrothermal vent communities in the Southern ocean and implication for biogeography).


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 2. Локализация обследованных гидротермальных оазисов. Два новых антарктических оазиса отмечены голубыми кружочками в правой нижней части карты. Рисунок из статьи A. D. Rogers et al., 2012. The discovery of new deep-sea hydrothermal vent communities in the Southern ocean and implication for biogeography


Речь идет о двух оазисах (названных Е2 и Е9), расположенных в море Скоша в Южном океане, на Восточном хребте Скоша (рис. 3). Эти оазисы находятся на глубинах 2600 и 2400 м соответственно.


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 3. Местоположение двух обследованных гидротермальных оазисов (Е2 и Е9) в Южном океане. Рисунок из статьи S. Thatje et al., 2015. Adaptations to hydrothermal vent life in Kiwa tyleri, a new species of Yeti Crab from the East Scotia Ridge, Antarctica


Уже первые результаты исследования этих оазисов, опубликованные в 2012 году, показали своеобразие местной фауны. Оказалось, что сформировавшееся здесь сообщество животных сильно отличается от сообществ гидротермальных оазисов тропических и субтропических вод Тихого, Атлантического и Индийского океанов (которые более-менее сходны между собой). Пожалуй, самое яркое различие касается видов-доминантов (но не ограничивается ими).

Во многих (если не в большинстве) гидротермальных оазисов тропических и субтропических широт доминирующей по численности и биомассе после бактерий группой организмов являются вестиментиферы из рода Riftia — представители особого класса беспозвоночных животных из типа погонофор. Это червеобразные животные, тело которых заключено в трубку. Многие из них бывают довольно крупными — до 1–2 м. Вестиментиферы — это необычный пример симбиоза многоклеточных гетеротрофных животных и сероводородокисляющих бактерий. Во взрослом состоянии у вестиментифер нет кишечника. Зато есть своеобразный орган — трофосома. Крупные клетки трофосомы содержат вакуоли, заполненные сероводородокисляющими бактериями. Сюда же подходят кровеносные сосуды, «захватывающие» синтезируемую бактериями органику и снабжающие их, в свою очередь, необходимыми элементами. (Подробно о вестиментиферах можно прочитать в статье В. В. Малахова Вестиментиферы — автотрофные животные.)

А вот в обследованных антарктических оазисах вестиментифер не было вовсе. Вместо них доминировали весьма многочисленные здесь крабы-йети (Kiwa tyleri). Эти небольшие крабы длиной несколько сантиметров сидели подчас столь плотно, что покрывали поверхности сплошным слоем (рис. 4) — до 700 особей на м2. Хотя эти крабы впервые оказались в руках ученых в 2010 году, их подробное описание (это оказался новый вид) появилось только сейчас.


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 4. Скопления крабов-йети в гидротермальном оазисе Е9 на глубине 2397 м. Длина масштабного отрезка — 10 см (на переднем плане). Фото из статьи A. D. Rogers et al., 2012. The discovery of new deep-sea hydrothermal vent communities in the Southern ocean and implication for biogeography


Коллектив исследователей из нескольких научных учреждений Великобритании опубликовал две статьи, в одной из которых содержится описание этого нового вида (см.: S. Thatje et al., 2015. Adaptations to hydrothermal vent life in Kiwa tyleri, a new species of Yeti Crab from the East Scotia Ridge, Antarctica), а в другой статье, которую мы в основном и будем обсуждать, рассмотрены интересные особенности его размножения.


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 5. Другие обитатели гидротермальных оазисов E2 и Е9. Длина масштабных отрезков — 10 см (на переднем плане). АС — актинии; D — неописанный вид брюхоногого моллюска; E — неопределенный вид морской звезды; F — неопределенный вид осьминога. Фото из статьи A. D. Rogers et al., 2012. The discovery of new deep-sea hydrothermal vent communities in the Southern ocean and implication for biogeography


Крабов для исследования собирали при помощи управляемого с корабля роботизированного аппарата Isis (рис. 6). Помимо сбора проб, Isis может делать фото- и видеосъемку, а также оснащен различными датчиками (температуры, давления и т. п.). В дополнительных материалах к обсуждаемой статье есть снятые этим аппаратом видеоролики, на которых запечатлены крабы-йети.


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 6. Роботизированный аппарат Isis, предназначенный для сбора глубоководных проб. Фото с сайта news.bbc.co.uk


Крабы-йети относятся к особому семейству Kiwaidae, выделенному на основе изучения как морфологических, так и молекулярно-генетических признаков. Помимо вида, рассмотренного в обсуждаемой статье, семейство включает еще только два (из того же рода). Это описанный в 2005 году Kiwa hirsuta из гидротермальных оазисов Тихого океана (E. Macpherson et al., 2005. A new squat lobster family of Galatheoidea (Crustacea, Decapoda, Anomura) from the hydrothermal vents of the Pacific-Antarctic ridge), и Kiwa puravida, найденный несколько позже близ побережья Коста-Рики на глубине 1000 м (A. R. Thurber et al., 2011. Dancing for food in the deep sea: bacterial farming by a new species of Yeti Crab). Однако, в отличие от антарктического Kiwa tyleri, они не достигают такой локально высокой численности. Чтобы избежать путаницы, условимся называть «крабами-йети» представителей вида Kiwa tyleri.

Крабы-йети — небольшие крабики светлой (белесой) окраски. Их характерная морфологическая особенность — щетинообразные выросты, которые густо, словно мехом, покрывают поверхность их лапок и клешней (рис. 7). Эти выросты служат пристанищем для хемосинтезирующих эпсилон-протеобактерий (Epsilonproteobacteria) и гамма-протеобактерий. Предполагается, что крабы «специально» разводят эти бактериальные сады. На близком виде, Kiwa puravida, показано, что именно эти бактерии (точнее — их компоненты, в соответствии с «разрешающей» способностью проведенного анализа) служат пищей крабам. А вот как именно они их используют — пока до конца не ясно. Возможно, просто «скусывают», но скорее всего это пример симбиоза. В последнем случае крабы могут как-то потреблять производимую бактериями органику, не трогая их самих. Такая тесная зависимость от бактерий определяет и специфику пространственного размещения крабов. С одной стороны, они должны держаться как можно ближе к «черному курильщику», где концентрация необходимых бактериям неорганических веществ максимальна. С другой стороны — они ограничены высокой температурой выделений «курильщиков». Поэтому-то крабы-йети обитают только в узкой полосе вокруг «черных курильщиков».


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 7. Типовые экземпляры самки (слева) и самца (справа) краба-йети Kiwa tyleri. Рисунок из статьи S. Thatje et al., 2015. Adaptations to hydrothermal vent life in Kiwa tyleri, a new species of Yeti Crab from the East Scotia Ridge, Antarctica


Выделения «черных курильщиков» в оазисах Е2 и Е9 достигают температуры 350°C. Однако они сразу соприкасаются с водой, температура которой около 0°C. Это создает очень резкий перепад температур (равно как и, например, концентрации сероводорода) — поэтому даже совсем рядом с «курильщиком» не так уж горячо. Максимальная отмеченная температура в сообществах крабов — только 24°C. Отмеченный резкий перепад температур и концентраций неорганических веществ по мере удаления от жерла «курильщика» выражен в масштабах сантиметров и немногих метров. Поэтому уже на таких расстояниях наблюдаются различия в структуре популяций крабов.

Ученым удалось выявить пространственную дифференциацию крабов в зависимости от размера и пола. Для этого были использованы не только данные сборов проб, но и сделанные аппаратом фотографии (для определения размеров особей в разных точках). В каждом из оазисов были условно выделены три зоны, которые были названы Kiwa A, Kiwa B и Kiwa C (в порядке удаления от жерла «курильщика»).

Оказалось, что чем дальше от жерла, тем мельче крабы. Так, например, в оазисе Е9 средняя длина карапакса составила 47 мм в зоне Kiwa A, 30 мм в зоне Kiwa В и 12 мм в зоне Kiwa С (рис. 8).


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 8. Фотографии сообществ крабов в оазисе Е9, полученные путем совмещения многих снимков (слева) и примеры отдельных изображений (в середине). Справа — размеры (в мм) карапакса крабов в каждой из зон Kiwa A, Kiwa B и Kiwa C. (а) — снято камерами, установленными на левой стороне аппарата Iris, (b) — на правой. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Animal Ecology


Более подробные сведения удалось получить, используя также данные по отловленным крабам. Анализировали соотношение полов в разных зонах, а также оценивали степень развития яиц и эмбрионов у самок.

В зоне Kiwa A обитают наиболее крупные крабы. Они держатся непосредственно у жерла «черного курильщика». Плотность здесь относительно невелика — максимально до 65 особей на м2, а встречаются здесь почти исключительно самцы. В зоне Kiwa B находятся представители обоих полов, а плотность здесь значительно выше — до 533 особей на м2. Отловленные здесь самки в большинстве случаев имели развитые яйцеклетки и, таким образом, были готовы к оплодотворению. Кроме того, здесь присутствовали уже оплодотворенные самки, яйца которых находились на ранних стадиях эмбрионального развития. В зоне Kiwa С были наименьших по размеру особей, держащиеся наиболее плотно (до 4017 особей на м2). Здесь отмечены как готовые к оплодотворению самки с развитыми яйцеклетками, так и молодые особи, яйцеклетки которых находились только на первых стадиях развития. Таким образом, в зонах Kiwa В (вероятнее) и Kiwa С (возможно) происходят спаривания крабов. Но самок, имеющих развитые эмбрионы, здесь не отмечено.

Между тем, период эмбрионального развития у крабов-йети достаточно долог. Плодовитость их невелика, а развитие личинок длится, судя по косвенным данным, не менее 18 месяцев. В это время самки не линяют, так что у некоторых из них могут проявляться признаки некроза — в результате «изнашивания» покровов. Такие «беременные» самки покидают места с теплой водой, перемещаясь дальше от источника, где температура воды около 0°C. Это необходимо по двух причинам. Во-первых, личинкам для развития требуется холодная вода, а во-вторых — самкам необходимо изолировать развивающиеся эмбрионы от пагубного воздействия химических выделений «курильщиков» (того же сероводорода), к которому личинки еще не приспособлены. После появления на свет личинок, происходящего в холодной воде, самки линяют и снова перемещаются поближе к жерлу — в зоны Kiwa C и Kiwa B. Личинки, в свою очередь, взрослея, совершают тот же путь. Все эти процессы схематично показаны на рис. 9.


Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Самцы и самки крабов-йети живут на разном расстоянии от «черных курильщиков»

Рис. 9. Схема пространственного распределения и жизненного цикла краба-йети Kiwa tyleri по данным из оазисов Е2 (вверху) и Е9 (внизу). В верхней части каждой схемы указана температура воды в зонах вокруг «черных курильщиков». На красном фоне подписаны зоны вокруг жерла «курильщика», на желтом фоне указано соотношение полов, на зеленом — репродуктивное состояние самок. Рисунок из обсуждаемой статьи в Journal of Animal Ecology


Таким образом, выяснилось, что различия в пространственном распределении крабов разного пола и возраста обусловлены двумя факторами. Во-первых, разными жизненными стратегиями самцов и самок. А во-вторых, — особенностями развития молоди. Резюмировать это можно так. Молодые крабики по мере взросления продвигаются ближе к гидротермальному источнику. Постепенно они «обрастают» питающими их бактериями и оказываются способными выдерживать жесткую, насыщенную различной неорганикой, среду. По мере последовательных линек они увеличиваются в размерах и продвигаются всё ближе к жерлу «курильщика». Это выгодно: ведь чем ближе к жерлу, тем выше концентрация сероводорода и тем лучше будут чувствовать себя хемосинтезирующие бактерии. Такова стратегия самцов. А у самок она оказывается модифицированной за счет того, что для вынашивания потомства они вынуждены периодически мигрировать в более холодные воды. А это, в свою очередь, редко дает им достичь тех размеров, до которых вырастают самцы. Поэтому непосредственно у жерла, в зоне Kiwa A, преобладают самцы. Впрочем, крупные самки здесь тоже попадаются. Спаривания происходят, скорее всего, в зоне Kiwa В, где встречаются средние по размерам представители обоих полов.

Источник: Leigh March, Jonathan T. Copley, Paul A. Tyler and Sven Thatje. 2015. In hot and cold water: differential life-history traits are key to success in contrasting thermal deep-sea environments // Journal of Animal Ecology. V. 84. P. 898–913.

См. также:
1) Andrew R. Thurber. 2015. The crabs that live where hot and cold collide // Journal of Animal Ecology. V. 84. P. 889–891. (Популярный синопсис к обсуждаемой статье.)
2) S. Thatje et al. Adaptations to hydrothermal vent life in Kiwa tyleri, a new species of Yeti Crab from the East Scotia Ridge, Antarctica // PLOS ONE, 2015. DOI: 10.1371/journal.pone.0127621.

Алексей Опаев


28 сентябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Потепление климата работает против гомозиготных особей

Европейские биологи суммировали данные по популяционной динамике морских котиков, обитающих на антарктических островах. Их колонии, пережив период восстановления численности, теперь снова подошли к

Потери и обретения в мире амфибий

С разницей в два дня в журналах Science и PLOS ONE вышли статьи, связанные с проблемами видового разнообразия амфибий. Первая посвящена исследованию гриба Batrachochytrium, который паразитирует на

Пение самок — древний признак у воробьиных птиц

Известно, что у воробьиных птиц поют самцы — для того, в частности, чтобы привлечь самок. Поэтому эволюцию пения обычно связывают с действием полового отбора. Но нередко и самки поют наравне с

Два инвазивных вида термитов из Азии скрещиваются во Флориде

Американские энтомологи наблюдали в природе скрещивание двух видов термитов, которые прежде были разделены географическими и экологическими барьерами. Лабораторные эксперименты показали, что самцы и

Самки краснохвостых овсянок поют активнее и разнообразнее, чем самцы

Хотя у воробьиных птиц чаще поют самцы, у некоторых видов самки могут петь столь же активно. Но всё-таки самцов они не превосходят. Лишь одни центральноамериканский вид — краснохвостая овсянка —

Луна-рыба охотится на глубине, а у поверхности отогревается

Японские ученые, используя современное оборудование, выявили интересные подробности жизни луны-рыбы. Эта рыба обычно попадается человеку, когда она пассивно дрейфует у поверхности океана. Но
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
«Заливы Каролины»Почему одни нации богатые, а другие — бедные?Люди могут отращивать хрящи, как саламандрыПочему мы стареем? Новая теория ученыхРоссийский аппарат к Луне стартует не раньше 2026 годаОхотник за сокровищами нашел редчайший доисторический кладЧто происходит с океанами Земли?NASA получило новые снимки Большого красного пятна Юпитера