Otkrivene tajne okeanskog dna
Otkrivene tajne okeanskog dna
DA BISMO shvatili ono što su istraživači iz Alvina videli, potreban nam je mali uvid u to kako je Zemlja sačinjena. Smatra se da je tlo ispod naših nogu sačinjeno od krutog spoljašnjeg sloja (nazvan litosfera) koji počiva na masi rastopljenog stenja koja polako teče. Izgleda da je ovaj čvrsti spoljašnji omotač debeo otprilike 100 kilometara i da sačinjava oko 0,6 posto zapremine naše planete. Taj spoljnji deo, to jest kora, neravna je, deblja ispod kontinenata, a od dna Srednjookeanskog grebenskog niza tanka samo 6 kilometara.
Osim toga, ovaj čvrsti spoljašnji sloj kore nije sačinjen iz jednog dela, kao što je to kod ljuske neoštećenog jajeta. Za razliku od toga, ona izgleda kao da je izlomljena u puno velikih, krutih ploča i mnogo manjih, koje se pod zajedničkim imenom zovu tektonske ploče. One sačinjavaju kontinente i korita okeana. Ove ploče se kreću jedna naspram druge. Tamo gde se razilaze, istanjuju se i obrazuju rasede srednjookeanskog grebenja. Širom planete, ploče se u proseku kreću tri centimetra godišnje.
Prema teoriji tektonskih ploča, razilaženje ploča duž grebenskog niza omogućuje izliv vrućeg stenja iz omotača, područja ispod kore. Ova vruća materija formira novu okeansku koru duž područja raseda, međutim to ne dovodi do stapanja dveju ploča. Umesto toga, one se i dalje razilaze što dovodi do toga da ceo rased liči na neku ogromnu ranu koja nikada ne zaceli.
Iako ploča ima nove slojeve nastale u srednjookeanskom grebenju, njen drugi kraj polako klizi ispod susedne ploče i spušta se dole u vreli omotač. Tamo se stapa sa omotačem. Područje gde se ploča spušta zove se subdukciona zona. U subdukcionim zonama nalaze se neki od najdubljih rovova na svetu. Na primer, Marijanski rov blizu Guama u Tihom okeanu, dubok je preko 11 000 metara. Kada bi se Maunt Everest, najviši kopneni vrh stavio u ovaj rov, njegov vrh bi bio 2 000 metara ispod nivoa mora!
Oaza toksina!
Zahvaljujući svojoj veoma nestabilnoj i vulkanskoj prirodi, Srednjookeanski grebenski niz je izrešetan izlivima lave i hidrotermalnim ventilima. Iz ovih ventila šiklja toksična, pregrejana mešavina vode i rastvorenih minerala poreklom iz unutrašnjosti Zemlje. Ipak, zadivljujuće je što ovo negostoljubivo područje gde je pritisak stotinama puta veći nego na površini mora, nije odbojno za život već naprotiv, ono je privlačno — i to veoma! U stotine vrsta koje žive ovde spadaju bakterije, džinovske školjke klepavice — čak tridesetak centimetara dugačke — i, što je najčudnije od svega, masa purpurnih crva cevaša koji su se čvrsto usidrili u morskom dnu i stoje opruženi 1,8 metara uvis.
Kada se iznesu na površinu, ova ventilska stvorenja zaudaraju na pokvarena jaja! Smrad ne potiče od truljenja, već od sumporvodonika — veoma otrovne hemikalije neprijatnog mirisa koje u hidrotermalnim ventilima ima jako puno. Voda iz ventila je takođe i veoma kisela i sadrži mnoge metale, uključujući i bakar, magnezijum, gvožđe i cink. Ali umesto da jedva prežive u ovakvoj sredini — koja se može uporediti s deponijom toksičnog otpada — crvi cevaši i druga stvorenja i te kako napreduju! Kako to? Da bismo razumeli, osmotrimo pobliže crva cevaša.
Živa zagonetka
Kada su biolozi ispitali crve cevaše, otkrili su da su ove životinje živa zagonetka. Nemaju usta niti ikakve organe za varenje. Nametnulo se pitanje: Kako oni jedu i razgrađuju hranu? Onda su došli do iznenađujućeg otkrića: crvi su imali crvenu krv — ne neku tečnost nalik krvi već pravu krv bogatu hemoglobinom — koja cirkuliše njihovim telom i pipcima.
Zagonetka je postala još veća kada su biolozi otvorili jednu mlitavu kesicu u telu crva cevaša. U njegovom tkivu nalazila se bakterijska kultura od nekih 10 milijardi bakterija na gram tkiva! Godine 1980. jedna studentkinja biologije postavila je teoriju da crv cevaš živi zahvaljujući simbiozi — to jest uređenju gde dve vrste sarađuju zbog obostrane koristi. Istraživanja su potvrdila njenu hipotezu tako što je dokazano da crv cevaš, kao domaćin, hrani bakterije, a bakterije hrane crva.
Poput škrga, pipci crva cevaša sakupljaju sastojke kao što su kiseonik i ugljenik, koji su potrebni bakterijama za proizvodnju hrane. Pipci se ne njišu direktno na vreloj vodi iz ventila — što bi praktično značilo samoubistvo — već u obližnjem području gde se skoro smrznuta morska voda meša s vodom iz ventila. Naravno, za ovaj proces proizvodnje hrane neophodna je energija. Na površini Zemlje — i u gornjim slojevima okeana — sunce daje energiju potrebnu za proizvodnju hrane i time doprinosi rastu vegetacije. Međutim, sunčeva svetlost ne može nikako da dopre do bezdana koji pruža dom crvu cevašu.
Energija iz utrobe Zemlje
Pokazujući genijalnost, Stvoritelj je uredio da utroba Zemlje pruži neophodnu energiju putem hidrotermalnih ventila i sumporvodonika, onog smrdljivog jedinjenja. Sumporvodonik, „sunčeva svetlost“ za ventilske zajednice, pruža bakterijama neophodnu energiju kako bi prionule na svoj posao proizvodnje hrane. Istovremeno, bakterije predstavljaju „biljke“ u ventilskoj zajednici pošto se nalaze na početku ventilskog lanca ishrane. a
Da bi bakterije dobile sve supstance koje su im potrebne, krv crva cevaša je sastavljena od molekula hemoglobina koji su 30 puta veći od molekula hemoglobina kod čoveka. Zatim se ove hemikalije putem krvi prenose do gladnih bakterija, a one za uzvrat proizvode hranu za crva cevaša.
Ventilski život — zoološki vrt!
Zaista, nijedno ventilsko stvorenje ne mora gladovati jer bakterije prekrivaju praktično sve — ponekad u sloju od nekoliko centimetara! U toplim strujanjima iznad ventila, bakterije se sakupljaju tako da čak obrazuju guste oblake, i u stvari na taj način formiraju neku vrstu žive čorbe. Poput crva cevaša, neke životinje uživaju u simbioznom odnosu sa ovim bakterijama, dok druge životinje direktno „pasu“ ove mikroorganizme. Zaista, ventilske zajednice su toliko produktivne i aktivne da se upoređuju sa slatinama, tropskim kišnim šumama i plitkovodnim koralnim grebenima.
U stvari, u blizini tih ventila već je otkriveno otprilike 300 novih vrsta. Tu spadaju ogromne bele školjke klepavice i mušule (pigmenti su suvišni u ovakvom svetu večne tame), hobotnice i proždrljive bele krabe koje sa zadovoljstvom jedu ukusne pipke crva cevaša. Zaštite radi, crvi imaju brze reflekse te naglo uvlače pipke na sigurno, u cev.
U druga ventilska stvorenja spadaju i morski pauci, puževi, rakovi plesači, prilepci, veslonošci, jeguljaste ribe koje klize po površinama prekrivenim bakterijama i sumporom, manje vrste crva cevaša i drugi crvi. U ove potonje spadaju špageti crvi i pompejski crvi. Odgovarajuće nazvani, špageti crvi liče na pregršt belih špageta prostrtih po kamenju. To što pompejskog crva čini posebnim jeste njegova sposobnost da podnosi temperature čak do 80 stepeni Celzijusa! Naravno ventilske bakterije, koje prekrivaju pompejskog crva takođe mogu da podnesu visoke temperature. b
Tajanstvena svetlost!
Godine 1985, naučnici su se iznenadili kada su blizu ventila pronašli račiće koji su imali dva organa nalik oku u kojima su se umesto sočiva nalazile hemikalije osetljive na svetlost. Naravno, prvo što je palo na um jeste pitanje — šta ove životinje mogu da vide u svetu potpune tame? Da bi to saznali, naučnici su koristili veoma osetljivu digitalnu kameru, onakvu kakva se koristi za fotografisanje zvezda slabog sjaja. Oni su usmerili kameru ka ventilu, isključili sva svoja svetla i napravili snimak.
Rezultat je bio zadivljujuć. Na mestu gde je mlaz vrele vode napuštao dimnjak, fotografija je otkrila „živopisno, jasno uočljivo svetlucanje sa oštro ocrtanim ivicama“, kaže naučnica Sindi Li Van Douver. Da li ovi račići iskorišćavaju ovu tajanstvenu svetlost nevidljivu za ljudske oči? Šta god da je u pitanju, otkriće da hidrotermalni ventili svetlucaju „otvara jedno sasvim novo područje istraživanja“, dodaje Van Douver.
Najveći i najmanji
Nedavno se saznalo da u delu morskog tla koje je bogato metanom žive najveće bakterije koje nauka poznaje. Otkriveni 1997, ovi džinovi nalik nizu perlica, duži su od prosečnih bakterija od 100 do 200 puta. Takođe su i veoma halapljivi, tako da za sobom jedva ostave išta od taloga toksičnih sulfida, pretvarajući tako to područje u mesto bezbedno za druga morska bića.
Nedavno je pod morem, pet kilometara duboko u morskom dnu, otkriveno ono što bi se moglo nazvati najmanjim živim organizmom na Zemlji! Jedan izveštaj iz časopisa The New York Times opisuje da je ovo otkriće u blizini obale zapadne Australije „toliko neobično da je pokrenulo vatrenu međunarodnu debatu“. Sporno pitanje je bilo da li su ova bića — koja se nazivaju nanobe, pošto im se veličina meri u nanometrima, ili milijarditim delovima metra — živi organizmi. Liče na gljivice, približno su iste veličine kao i virusi, imaju DNK i izgleda da se brzo razmnožavaju obrazujući guste kolonije.
Sada je pronađeno tako puno životnih oblika da mnogi naučnici veruju da ukupan broj raznih mikroba sakrivenih u gornjem sloju Zemljine kore može daleko nadmašiti broj svih životnih oblika koji žive na površini Zemlje! Ova otkrića dovode do revolucije u naučnom razmišljanju. Jedan naučnik je rekao: „Dogmatičnost u mikrobiologiji odbačena je u proteklih pet godina. Ovo područje samo sebe ponovo otkriva. Ono je zapravo jedna nova naučna grana.“
Štaviše, ova zaista velika otkrića uče nas nečemu što nadmašuje nauku. Biblija sadrži samu suštinu ovih saznanja: „[Božja] nevidljiva svojstva jasno se vide od stvaranja sveta naovamo, budući da se zapažaju po onome što je načinjeno“ (Rimljanima 1:20). Na primer, Bog je veoma zainteresovan za čistoću. To je vidljivo iz primera ovih bakterija i drugih morskih stvorenja koja vrše detoksikaciju mnogih otrova koji dolaze iz unutrašnjosti Zemlje i iz truleži koji se taloži iz gornjeg dela okeana. Očigledno, Bog je zainteresovan za zdravlje ove planete i svih živih bića na njoj. Kao što ćemo videti u narednom članku, ova Stvoriteljeva crta ličnosti garantuje veličanstvenu budućnost za sve životne oblike na našoj planeti.
[Fusnote]
a Hemijski proces koji obavljaju ventilske bakterije naziva se hemosinteza. Ovaj izraz je suprotan fotosintezi, procesu u kome kopnena vegetacija i fitoplanktoni koriste energiju svetlosti. Fitoplanktoni se sastoje od biljaka ili biljolikih organizama koji se nalaze u gornjem sloju okeana koji je obasjan suncem.
b Tokom 1960-ih, naučnici su počeli da proučavaju bakterije koje vole toplotu, a koje su pronađene u vrelim izvorima nacionalnog parka Jelouston u Sjedinjenim Državama. Zahvaljujući ovim zadivljujućim „ekstremnim ekosistemima“, kaže knjiga The Deep Hot Biosphere, „naučnici su prvi počeli da cene izvanredne sposobnosti na izgled najprostijih životnih oblika na Zemlji“.
[Okvir/Slika na 7. strani]
Šta su hidrotermalni ventili?
Duž vulkanskog srednjookeanskog grebenskog niza morska voda prodire duboko u pukotine zemljine kore, sve do izuzetno toplih područja. Tamo se voda pregrejava, reaguje pri dodiru sa stenjem i apsorbuje mnoštvo hemikalija. Ona takođe postaje lakša, diže se do dna mora i stvara hidrotermalne ventile — hidrotermalne izvore ili gejzire. Ovi su „u potpunosti isti kao i gejziri na suvom, kako po svojoj moći tako i po svojoj pojavi“, kaže jedan autor.
Osim toga, temperatura ovih izvora s dna mora može da bude blizu 400 stepeni Celzijusa, što je vrelije od rastopljenog olova! Ali zbog pritiska koji odozgo vrši kilometrima dubok okean, pregrejana tečnost se ne pretvara u paru. Začuđuje i to što je na nekoliko milimetara od vrelog mlaza, temperatura vode obično samo nekoliko stepeni iznad tačke smrzavanja. Minerali koji izleću iz izvora brzo se hlade i talože na morskom dnu, gde stvaraju humke i odžake. Ovi poslednji mogu biti i do 9 metara visoki. U stvari, jedan odžak je bio 45 metara visok i prečnika skoro 10 metara, a još uvek je rastao!
Hidrotermalni ventili mogu s vremena na vreme da se ugase i ponovo aktiviraju, što postojanje života oko ventila čini neizvesnim. Međutim, neka stvorenja mogu preživeti tako što se sele do drugih ventila.
[Izvor]
P. Rona/OAR/National Undersea Research Program
[Okvir/Slika na 10. strani]
Zapaljivi led!
Počev od 1970-ih, naučnici koji su radili u blizini severnoameričke obale otkrili su naslage jedne neobične supstance koja se zove metan-hidrat — spoj smrznute vode i zapaljivog gasa metana. Metan oslobađaju mikrobi iz mulja. Ovi mikrobi se hrane organskom materijom koja se taloži iz gornjeg dela okeana. Zatim se metan spaja s vodom koja je blizu tačke smrzavanja kako bi se formirali kristali metan-hidrata. Ovi kristali su poput malih kaveza od leda koji hvataju metan u zamku. Da bi se formirali kristali, temperatura vode mora biti tik iznad tačke smrzavanja, a dubina morskog dna mora biti najmanje 500 metara. Kada postoje ovakvi uslovi, tada kristali metan-hidrata rastu formirajući penušave supstance nalik snegu. Kada se grumen ove materije iznese na površinu i zapali, ona gori crvenkastim plamenom. Nakon toga ostaje samo lokva vode.
Metan-hidrat je bogat izvor energije. Naučnici procenjuju da je ukupna količina naslaga tog hidrata oko dva puta veća od ukupne količine svih fosilnih goriva! (U fosilna goriva spadaju ugalj, ulje i prirodni gas — gde je metan takođe jedan od glavnih sastojaka.) Međutim, do sada je ovaj ogroman potencijal bio van domašaja pošto se metan-hidrat brzo razlaže kada nije u sredini u kojoj nastaje.
Naslage metan-hidrata takođe imaju ventile i odžake, ali tečnost koja iz njih izlazi jeste hladna za razliku od vrelih izvora srednjookeanskog grebenskog niza. Međutim, pošto ventili ispuštaju toksične oblake metana, sumporvodonika i amonijaka, oni hrane rastuće zajednice crva cevaša, školjki klepavica, bakterija koje se hrane hemikalijama i mnoga druga stvorenja. Hemijski otpad ovih bakterija što se hrane metanom dovodi do stvaranja krečnjaka — iste bezopasne supstance od koje su sačinjeni korali. c
[Fusnota]
c Kada bakterije vrše oksidaciju metana, one stvaraju jedinjenje koje se zove bikarbonat. Bikarbonat se sjedinjuje s jonima kalcijuma u morskoj vodi i stvara kalcijum-karbonat, obično poznat kao krečnjak. On se može naći svuda oko hladnih ventila kao i u njihovim odžacima.
[Dijagram/Slika na stranama 4, 5]
(Za kompletan tekst, vidi publikaciju)
Zemljina kora
Omotač (delimično tečan)
Rov
Subdukciona zona
Tektonska ploča
Rased
Prilikom razilaženja ploča nastaju rasedi
[Slika]
Srednjookeanski grebenski niz prostire se oko Zemlje poput šavova na lopti za tenis
[Izvor]
NOAA/Department of Commerce
[Mapa na 7. strani]
(Za kompletan tekst, vidi publikaciju)
Veći okeanski rasedi i rovovi
1. Marijanski rov
2. Istočnotihookeanski greben
3. Galapagoski rased
4. Srednjoatlantski rased
[Izvor]
NOAA/Department of Commerce
[Slika na 8. strani]
Mušule
Mušule se nalaze u Zelenom kanjonu u Meksičkom zalivu, na dubini od jednog kilometra
[Izvor]
J. Brooks/OAR/National Undersea Research Program
[Slika na 8. i 9. strani]
Crvi cevaši
U njihovim nežnim pipcima struji krv bogata hemoglobinom
[Izvor]
OAR/National Undersea Research Program
[Slika na 9. strani]
Krabe
Ova stvorenja se obično hrane crvima cevašima
[Izvor]
I. MacDonald/OAR/National Undersea Research Program
[Slika na 9. strani]
Džinovske školjke klepavice
Čak tridesetak centimetara dugačke, one žive u dubini od 3 kilometra
[Izvor]
A. Malahoff/OAR/National Undersea Research Program
[Slika na 9. strani]
Neke školjke klepavice su iznesene na površinu
[Izvor]
Fotografija: William R. Normak, USGS
[Slika na 9. strani]
Račići
Neki od njih imaju dva organa nalik oku. Ali šta mogu da vide u mrklom mraku?
[Izvor]
EMORY KRISTOF/NGS Image Collection
[Slika na 11. strani]
Nanobe
Da li su one najmanji životni oblici na Zemlji?
[Izvor]
Dr. Philippa J. R. Uwins/University of Queensland