III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ЖИЗНЬ НА ДНЕ МАРИАНСКОЙ ВПАДИНЫ.
Ядерская А.М.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Паспорт проекта

Название Жизнь на дне Марианской впадины

Автор Ядерская Александра, 9 класс

Руководитель Боякова Ольга Владимировна

Цели и задачи

Цель: определить тему и рассказать другим о жизни на дне Марианской впадины

Задачи: 1.Изучить особенности расположения Марианской впадины

2. Изучить специфику жизни на дне Марианской впадины

3. Найти информацию об обитателях впадины

4. Изучить новейшую информацию о Марианской впадине

5. Перевести всю найденную информацию с иностранных языков

6. Создать брошюру с информацией о Марианской впадине

Этапы работы над проектом

Октябрь 2016: подготовка; изучение особенностей Марианской впадины и ее обитателей;

Декабрь 2016: поиск и анализ информации; найти информацию об обитателях Марианской впадины и провести опрос в классе;

Март 2017: создание брошюры проекта.

Вступление.

Каждое лето, уже в течение трех лет я погружаюсь на глубину. После получения международного сертификата дайвера, я решила посвятить свое свободное время подводной фотографии. Самое глубокое погружение было совершенно в 2015 году на 22 метра, но какие же эмоции остались? Синяя глубина, где редко можно встретить фауну и флору, ничем не заинтересует обычного человека. Что если сказать, что в океане еще остались существа, жившие на Земле миллионы лет назад? Или на глубине живут всем известные герои рассказов Жюль Верна?

Что люди исследовали лучше: океан или космос? Мы живем на суше, поэтому своей планете мы дали имя Земля. Но на самом деле ее стоило назвать Океаном. На Земле больше двух третей поверхности заняты водой, и именно это делает нашу планету уникальной: на Меркурии, скорее всего, нет воды – там слишком жарко; на Юпитере – слишком холодно; на Луне вода просто улетела бы из-за лунного притяжения. На данный момент ученые исследовали всего лишь 5% дна океана, что немного больше процента исследований отдаленных планет Солнечной системы. Несмотря на это мы продолжаем слышать информацию об открытиях в космосе, новостей с заголовками «На красной планете нашли жизнь». Но что происходит на нашей планете? В глубинах океанов. В 1840 году шотландский биолог профессор Эдвард Форбс писал, что под большим давлением жизнь на глубине невозможна «Последние искорки жизни угасают на пятисотметровой глубине». Существует гипотеза существования жизни, которая предполагает образование жизнь на дне океана. Но что оно из себя представляет? Сегодня хорошо известно, что на огромных глубинах есть жизнь, но до сих пор все ее психологические и физические аспекты не изучены.

Марианская впадина

Марианская впадина (Марианский желоб) — океанический глубоководный жёлоб на западе Тихого океана, самый глубокий из известных на Земле. Назван по находящимся рядом Марианским островам. Марианский желоб расположен в западной части Тихого океана, около берегов Гуама и Микронезии. Самая глубокая его точка называется Бездной Челленджера и находится в 340 километрах от острова Гуам. Имея V-образную форму, впадина проходит вдоль Марианских островов на протяжении 1500 км. Марианская впадина находится на стыке литосферных плит: Тихоокеанской и Филиппинской. Давление на дне желоба достигает 108,6 МПа, что почти в 1072 выше нормального давления.

Глубину Марианской впадины можно обозначить несколькими сегментами:

  • 1000 м – Глубина, куда не проникает свет.

  • 4000 м – Абиссальная зона. Давление может достигать 755 кг на см2. Слабое движение вод. Рыбы слепые и очень древние.

  • 6000 м – Хадальная зона. Давление здесь в 1100 раз больше, чем на поверхности Земли.

  • 9500 м – Средняя высота полета обычного самолета. С такой высоты человек наблюдает землю, когда смотрит в иллюминатор

  • 11 000 40 м – дно Марианской впадины

“Жизнь не должна существовать в темных водах без света”. Нам всегда говорили, что солнечный свет не может достичь океанского хребта, а значит, не может быть фотосинтеза и растений. Все знают, что основа жизни – фотосинтез. Но в начале ХХ века князь Альберт Монакский поднял с глубины 6 тысяч метров одну рыбу, несколько морских звезд и других обитателей. Прошло немало времени, прежде чем рекорд был побит. В 1951 году датская глубоководная экспедиция на «Галатее» извлекла с десятикилометровой глубины великолепный улов: двадцать пять морских анемон, семьдесят пять морских огурцов, пять двустворчатых моллюсков, одного ракообразного, полихету и еще несколько существ. Но на этом открытия не закончились, и 1 августа 1953 года исследовательский батискаф «Триест» был спущен на воду. Он совершил несколько погружений в Средиземном море с 1953 по 1957 год, а в 1960 году погрузился на рекордную глубину – десять тысяч восемьсот метров. Последние исследования 2011 года дают значение — 10 994 метров с точностью ±40 метров. Таким образом, глубочайшая точка впадины, именуемая «Бездной Челленджера», находится дальше от уровня моря, чем гора Эверест — над ним. Но что из себя представляет дно Марианской впадины?

Гидротермальные источники срединно-океанических хребтов (также известные как «чёрные курильщики») — действующие на дне океанов многочисленные источники, приуроченные к осевым частям срединно-океанических хребтов. Важным фактором для обитателей впадины является температура. Опускаясь глубже, температура колеблется от 1 до 4 градусов по Цельсию. Однако на глубине от 1,6 км от поверхности океана гидротермальные источники прогревают воду до 450 градусов. Вода же не закипает из-за огромного давления, которое превышает давление на поверхности в 155 раз.

Гидротермальные каналы находятся в местах повышенной вулканической активности. Многие считают, что под поверхностью спутника Юпитера (Европой), находятся гидротермальные каналы. Они являются источником драгоценных металлов, а на дне впадины извергают чистейшие металлы – медь, золото, серебро, платина. В геотермальной воде содержатся сероводород, калий и магний. Для людей сероводород ядовит, но для животных, обитающих около этих каналов, он является источником жизни. Одноклеточные бактерии поглощают сероводород с кислородом, чтобы производить энергию. Эта химическая реакция помогает животным жить без солнечного света, питая их.

Погонофор – представитель беспозвоночных животных, обитающих в хитиновых трубках. Червь использует губку, чтобы фильтровать сероводород и кислород из воды. Но он не использует эти газы сам, а передает их бактериям, живущим внутри него. Эти бактерии используют сероводород и кислород для производства простейших сахаров, которые питают червя. В 1 литре сероводорода содержится 700 калорий. Питаясь этими сахарами, червь может вырасти до 3 метров в длину. Доктор Крис Джерман из института океанографии в Вудсхолле в течение 18 лет изучал жизнь на вершинах океанических хребтов. В 2006 году он обнаружил невероятно горячие гидротермальные каналы на дне Марианской впадины. Из них извергается токсичная кислота, которая имеет температуру 370 градусов. Джерман нашел в этой кислоте множество органических веществ, которые требуются для возникновения жизни.

Вулкан Дайкоку, который находится на глубине около 414 метров на пути к Марианской впадине, является источником одного из самых редких явлений на нашей планете. Тут находится озеро чистой расплавленной серы. В этой яме бурлящая черная эмульсия кипит при 187 градусах по Цельсию. Единственным местом, где можно обнаружить жидкую серу, является спутник Юпитера – Ио.

 

Исследования ученых показали, что впадины действуют как лесные массивы – активно поглощают огромное количество CO2 и отдают много кислорода в атмосферу. Однако, анализ содержимого тела глубоководных рачков из Марианской впадины показал, что уровень токсичных веществ в ней заметно выше, чем в прибрежных водах океана, куда выбрасываются сточные воды и отходы. Наиболее высокие концентрации этих веществ наблюдались в Марианской впадине – здесь они были в 15 раз больше, чем в желобе Кермадек, и в несколько раз выше, чем в самых грязных уголках гидросферы на суше и у берегов морей в окрестностях промышленных регионов планеты.

Обитатели Марианской впадины

  1. Каледонский морской ёж

(Coelopleurus exquisitus)

Вид глубоководных морских ежей, обитающих на побережье островов Новой Каледонии в Тихом океане. Организмы проживают на глубине от 240 м до 520 м. Каледонские ежи впервые были изучены в 2006 году. Окраска и рисунок данного вида отличаются яркостью. Особи данного вида достигают максимум 35 мм в диаметре, имеют длинные красные и светло-зеленые шипы. Сам организм имеет фиолетовый окрас межамбулякральных регионов, остальное пространство окрашено в оливковый или светло-коричневый. Это делает его весьма востребованным у коллекционеров, которые могут угрожать виду. Впрочем, об этом еже мало что известно, чтобы подтвердить численность популяции. Цель столь яркого окраса, которая присутствует и в коже, и в скелете, тоже неизвестна, поскольку вид обитает в условиях низкой освещенности. Ученые предполагают, что виды мигрировали на мелководье, поэтому способны сохранять окраску.

  1. МалоротаяМакропинна

(Macropinna Microstoma)

Вид глубоководных лучепёрых рыб, распространенных в субарктических и умеренных водах северной части Тихого океана. Наиболее примечательной особенностью данного вида является прозрачная куполовидная оболочка, которая укрывает её голову сверху и яркие глаза, которые многие часто путают с головным мозгом рыбы. Плотная покрывающая оболочка и прозрачные окологлазные кости обеспечивают защиту органов зрения рыбы. Прозрачная оболочка обычно теряется при подъеме рыб на поверхность в тралах и сетях, а также из-за большого давления между сушей и подводным миром, поэтому до последнего времени о её существовании не было известно.

Глаза у живых рыб окрашены в ярко-зелёный цвет и разделены тонкой костяной перегородкой, которая вмещает головной мозг. Впереди каждого глаза находится большой округлый карман, который содержит обонятельную розетку, которую многие путают с глазами рыбы. Зелёный цвет глаз этой рыбы вызван наличием в них специфического жёлтого пигмента, который обеспечивает специальную фильтрацию света, поступающего сверху, и снижает его яркость, что позволяет рыбе различить биолюминесценцию потенциальной добычи. Благодаря особому строению глазной мускулатуры эти рыбы способны перемещать свои цилиндрические глаза из вертикального положения, в котором они обычно находятся, в горизонтальное. Рот у рыбы небольшого размера, поэтому, когда глаза поворачиваются, рыба способна видеть и рот, и добычу.

Данный вид встречается на глубинах от 500 до 800 метров.

  1. Плащеносная акула

(Chlamydoselachus anguineus)

Вид хрящевых рыб, обитающих в Атлантическом и Тихом океанах. Иногда встречается в верхней части материкового склона на глубине до 1570 м. Вид очень редок, поэтому иногда называется «живым ископаемым», также занесен в Красную книгу. По одной из теорий ученых – теории Гейи (древнегреческой богини плодородия), жизнь зародилась именно в океане. Данный вид наглядно иллюстрирует эволюцию: акула охотится подобно морской змее, размножается бесплацентарным живорождением (3,5 года - самый длительный срок среди позвоночных). На глубине из-за температуры и сильных перепадов давления все процессы жизнедеятельности замедляются. Ученые предполагают, что некоторым видам, живущим в Марианской впадине, уже несколько миллионов лет.

Длина этой акулы может достигать 2 м, тело сильно вытянутое. Голова широкая и приплюснутая, морда короткая и закруглённая. Ноздри расположены вертикально и разделены кожными складками. Овальные крупные глаза вытянуты по горизонтали. Грудные плавники короткие и закруглённые, а длинный хвостовой плавник имеет почти треугольную форму. Во рту около 300 зубов. У каждого зуба есть по три изогнутые вершины примерно одинаковой длины, в промежутках между которыми находятся маленькие заострения. Длинные челюсти плащеносных акул сильно растягиваются и позволяют им проглотить целиком добычу размером в половину собственной длины.

Плащеносная акула не представляет опасности для человека. Японские рыбаки считают этих акул вредителями, поскольку они портят сети, хотя большинство акул из-за давления остаются на глубинах, превышающих 50-100 м.Впервые наблюдения за плащеносными акулами в естественных условиях были сделаны посредством подводного телеуправляемого аппарата Джонсон Си Линк 27 августа 2004 года. 21 января 2007 года японский рыбак обнаружил на поверхности воды плащеносную акулу, больную или ослабевшую от тёплой воды. Он привёз её в морской парк Авасима в Сидзуока, но несколько часов спустя акула умерла.

Заключение

Я с точностью могу сказать, что каждый из нас слышал на уроках географии фразу «Марианский жёлоб – самый глубокий жёлоб на Земле». Но никто не вдавался в подробности изучения Марианской впадины. В моем проекте я попыталась указать всю известную информацию, которая показалась мне любопытной.

Как можно заметить, Марианская впадина – это не только место, о котором нужно рассказывать жуткие истории. Это место, которое обязательно нужно показывать на карте на уроке окружающего мира, рассказывая про его открытия и загадки.

Я перевела всю найденную информацию на русский язык, показав важность и масштаб обсуждаемой темы. Также я рассказала другим о жизни на дне Марианской впадины.

Все поставленные задачи были достигнуты, а также рассмотрены с научной точки зрения.

Я провела опрос, и увидела, что половина всех участников дала неправильные ответы на вопросы. Поэтому я решила создать брошюру с самой важной информацией о Марианской впадине и ее обитателях (Приложение 7, 8).

Мне очень понравилось работать над данным проектом, поэтому я продолжу изучать подводных обитателей самой глубокой точки на Земле, и даже, возможно, раскрою загадку зарождения жизни на Земле.

Список литературы

  1. Глубина 11 тысяч метров. Пер. с франц. М. И. Беленького. – Солнце под водой. Пер. с англ. Л. Л. Жданова. Послесл. А. С. Монина. М., «Мысль», 1974. – 399 с. С карт.; 16 л. Ил. (ХХ век: Путешествия. Открытия. Исследования).

  2. Википедия – свободная энциклопедия. URL: https://ru.wikipedia.org/

  3. Глубокие тайны и загадки океанов – Дэвид Галло

URL: https://www.youtube.com/watch?v=Uqly8ERIkHM

  1. World Register of Marine Species.

URL: http://www.marinespecies.org/index.php

  1. Marine Species Identification Portal.

URL: http://species-identification.org/index.php

  1. Ocean Biogeographic Infirmation System. URL: http://iobis.org/

  2. Biodiversity Heritage Library. URL: http://www.biodiversitylibrary.org

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8