300-letnie gąbki pod lodem Arktyki żywią się pozostałościami wymarłego ekosystemu

Zdjęcie: Alfred-Wegener-Institut/[System PS101 AWI OFOS]

Na pokładzie lodołamacza Polarstern badacze wykorzystali podwodną kamerę, by zajrzeć w głębiny oceanu. To, co zobaczyli, mocno ich zaskoczyło: ogromne skupiska gąbek pokrywały grzbiet górski.

„Tak daleko na północy życie na dnie morskim jest zwykle rzadkie” – powiedziała Antje Boetius w rozmowie z The Atlantic. „Ale te szczyty tętnią życiem. Nigdy nie przypuszczaliśmy, że natrafimy na obszar w pobliżu bieguna północnego, gdzie nie sposób dostrzec dna z powodu gąbek, które siedzą jedna na drugiej.”

Boetius, dyrektorka Instytutu Alfreda Wegenera i kierowniczka wyprawy, dodała, że był to niezwykle wyjątkowy widok.

Liczne i imponujące

Gęste skupiska gąbek zajmowały powierzchnię ok. 15 km². Niektóre osobniki osiągały nawet metr średnicy. Naukowcy wykonali zdjęcia, nagrali film i pobrali próbki z tego obszaru. Ocenili, że wiek wielu gąbek wynosi około 300 lat. Rozmnażały się 
i wyglądały na zdrowe. Wokół gąbek znaleziono liczne młode osobniki oraz inne zwierzęta, takie jak rozgwiazdy, koralowce, krewetki i wieloszczety, które żyły w ich sąsiedztwie.

Ważne dla życia morskiego

Gąbki oddzieliły się od reszty zwierząt około 600 milionów lat temu. Jak podaje Store norske leksikon, skamieniałości wskazują, że mogły być one pierwszymi zwierzętami na Ziemi. Choć nie posiadają mózgu ani narządów, odgrywają istotną rolę 
w ekosystemach oceanicznych. Tworzą schronienie i źródło pożywienia dla wielu gatunków – podobnie jak rafy koralowe. Większość gąbek odżywia się, filtrując wodę i oczyszczając ją z substancji odżywczych, choć niektóre gatunki są mięsożerne.

Mata z martwego materiału

Naukowców zastanawiało, jak gąbki mogły przetrwać w tak nieprzyjaznym środowisku – ciemnym, zimnym i ubogim w składniki odżywcze. Wody zawierały zbyt mało materii organicznej, by mogły one przeżyć wyłącznie dzięki filtrowaniu. Zwrócono więc uwagę na podłoże, na którym żyły. Okazało się, że gąbki osiedliły się na macie złożonej z pozostałości martwych organizmów – głównie pustych rurek pochodzących od brodatych robaków (wieloszczetów) oraz pustych muszli.

Brodate robaki zamieszkują zazwyczaj okolice kominów hydrotermalnych, gdzie gorąca woda i minerały z wnętrza Ziemi napędzają ekosystemy oparte na chemosyntezie, zamiast na fotosyntezie. Tego typu zwierzęta żyły na Grzbiecie Langsetha kilka tysięcy lat temu, lecz wyginęły, gdy wygasła aktywność wulkaniczna. Gąbki żywią się dziś pozostałościami po tym wymarłym ekosystemie.

Pomoc bakterii

W przetrwaniu pomagają gąbkom symbiotyczne bakterie. Naukowcy odkryli, że mikroorganizmy te posiadają enzymy umożliwiające rozkład martwych struktur – głównie rurek pozostawionych przez robaki. Dzięki temu gąbki mogą wchłaniać uwolnione składniki odżywcze. Analiza izotopów węgla i azotu wykazała, że ich skład chemiczny odpowiada zawartości dawnego podłoża. To potwierdza, że gąbki żywią się głównie szczątkami wymarłego życia.

Niesamowite ekosystemy

Heidi Kristina Meyer, doktorantka Uniwersytetu w Bergen, która bada społeczności gąbek w Arktyce, uważa te odkrycia za fascynujące.
„Społeczności gąbek to niesamowite ekosystemy!” – napisała w e-mailu do forskning.no.

Nie była zaskoczona ich obecnością na wygasłych wulkanach, ponieważ wcześniej widziała podobne społeczności na Ławicy Schulza (Grzbiet Śródatlantycki) oraz na Skarbie Mohna – innym nieaktywnym obszarze hydrotermalnym. Odniosła się również do badań opublikowanych w Frontiers in Marine Science w 2020 roku.

Nie ma pewności

Jednak fakt, że gąbki żywią się tak starym materiałem, uznała za zaskakujący: „Myślałam, że kluczowe dla ich przetrwania są przepływy wody, a badania pokazują, że na Grzbiecie Langsetha były one niewielkie.”

Zastanawia się, czy mogą tam występować okresowe prądy morskie, podobnie jak na Ławicy Schulza. Gąbki z Langsetha cechują się wysoką aktywnością mikrobiologiczną, co – zdaniem badaczy – umożliwia im trawienie pozostałości wymarłego ekosystemu.

„To nie dziwi, bo wiele społeczności głębinowych współżyje z mikroorganizmami 
w symbiozie. Podobne zjawiska obserwujemy w kominach hydrotermalnych. Mimo wszystko nadal nie wiadomo dokładnie, co pozwala tym gąbkom przetrwać. Może to być złożona kombinacja czynników” – dodaje Meyer. „To bardzo ekscytujące badania i nie mogę się doczekać, aby zobaczyć, co z tego wyniknie w przyszłości.”

Ruchome gąbki

Co się stanie, gdy materiał odżywczy się wyczerpie? Boetius sądzi, że zapasy mogą wystarczyć jeszcze na kilkaset lat.

„Myślę, że to społeczność przejściowa, która obecnie przeżywa okres rozkwitu” – mówi.

Co ciekawe, same gąbki również odkładają materiał organiczny. W ubiegłym roku ci sami badacze opisali, że gąbki z Grzbietu Langsetha potrafią się przemieszczać. 
W trakcie ruchu zostawiają za sobą igiełkowate struktury – tzw. spikule – które tworzą ich szkielet.

To pokazuje, jak wiele pozostało jeszcze do odkrycia na temat ekosystemów najtrudniej dostępnych i najbardziej niegościnnych miejsc na Ziemi. Przykładowo, naukowcy odkryli niedawno 60 milionów gniazd ryb lodowych na Antarktydzie. 
W innym badaniu, opublikowanym w grudniu, natrafiono na zaskakująco bogate życie pod 200-metrową warstwą lodu.