Микробы морских глубин
М. И. Гольдин, доктор биологических наук. Рис. И. Афанасьевой
Изучение микрофлоры мирового океана задача исключительной трудности.
Микробиологи обычно пишут о роли микроорганизмов в продуктивности вод. Что скрывается за такой фразой? Оказывается, очень многое. Микроорганизмы разлагают мертвое органическое вещество, беспрерывно падающий на дно «дождь трупов», превращая его в соединения, пригодные для питания водной растительности. Кроме того, сами бактерии служат пищей для водных животных. Следовательно, во всей этой сложной «пищевой цепи» микробы являются как бы первым звеном. Вес одной бактериальной клетки приблизительно равен одному грамму, поделенному на единицу с тринадцатью нулями. И в то же время, по подсчетам Анатолия Евсеевича Крисса, воды Среднего и Южного Каспия содержат в общей сложности свыше 1 600 тысяч тонн микробной массы. Для перевозки этого груза потребовалось бы около 100 тысяч железнодорожных вагонов.
Открытие в Тихом океане
Мир микробов чрезвычайно велик и многообразен. Известный шведский ученый Карл Линней говорил, что глаз естествоиспытателя должен быть зорче глаза рыси. Это особенно необходимо для ученого, работающего в области микробиологии. Зоркий глаз, опыт исследователя помогли профессору Криссу открыть в мировом океане новый, совершенно особый класс микроорганизмов. Открытие это имеет свою историю. В 1951 году, во время тихоокеанской экспедиции на «Витязе», на различные глубины океана вблизи Курильских островов были опущены так называемые стекла обрастания. На стеклах, извлеченных через 25 часов из воды, были обнаружены нитевидно-гроздевидные микроорганизмы с головками, состоящими из округлых телец. Эти микроорганизмы встречаются в мировом океане только в свободно плавающем состоянии, во взвешенных в воде частицах, поэтому их и можно было «поймать» лишь на стеклах обрастания. Принесли их стекла и из кислородной зоны и из вод Черного моря, где очень высока концентрация сероводорода. Их выловили на разных глубинах Тихого и Атлантического океанов и в центральных областях Полярного бассейна. Не удалось обнаружить этих микробов лишь в Каспийском море и в озере Байкал.
Покоящиеся формы этих микроорганизмов были найдены в глубоководных донных отложениях. Если учесть, что для образования одного миллиметра осадков на дне Тихого океана должно пройти примерно 1 400 лет, то горизонты с более высоким содержанием этих форм являлись поверхностью дна миллионы лет тому назад. Возможно, что нитевидные микробы — весьма древние существа, не находящие сейчас тех благоприятных для своей жизнедеятельности условий, какие имелись в океанах в былые времена.
Американский микробиолог Клод Цобелл из Института океанографии Калифорнийского университета пишет: «Использование техники погруженных стекол в соединении с тщательными микроскопическими исследованиями позволило обнаружить некоторые, единственные в своем роде морфологические типы морских микробов».
Эти микроскопические диковинки пока не удается заставить жить и размножаться вне естественных условий обитания.
Радиосинтез
Исследования профессора Крисса дают основания предполагать существование особой формы энергии, которую, видимо, способны использовать некоторые микробы. Дело в том, что, подсчитывая энергетический баланс в процессе развития пурпурных серобактерий в толще вод сероводородной области Черного моря, ученый обнаружил дефицит энергии. Как покрывается этот дефицит? Может быть, за счет радиоактивного распада? Смелое допущение об использовании микроорганизмами этого нового источника энергии, доселе еще необычного даже для вездесущих микробов, приобретает неожиданно особое значение в связи с разведкой Луны. Предполагают, что поверхность Луны весьма радиоактивна. И если допустить, что на Луне или на других планетах живут какие-то микробы, то источником энергии для их существования может быть даже радиоактивный распад.
Зеленые растения при помощи фотосинтеза используют энергию Солнца. Некоторые микробы способны осуществлять химосинтез, то есть существовать за счет энергии, которая высвобождается при превращении, например, аммиака в азотную кислоту или сероводорода в серную кислоту. Аналогично этому, утверждает профессор Крисс, можно говорить и о радиосинтезе.
По следам микробов
Микробиологи привыкли к тому, что, «идя по следам» микробов, нередко приходится вторгаться в самые неожиданные уголки природы, в самые различные разделы биологии, медицины, промышленности, сельского хозяйства. Основываясь на микробиологических исследованиях, нередко удается успешно решать хозяйственно важные вопросы из «ведомства» других наук. Являясь мощным двигателем химических превращений в природе, необходимым эвеном в круговороте веществ, микроорганизмы с успехом используются в качестве индикаторов, точных и тонких показателей наличия или отсутствия тех или иных процессов, веществ. Например, определенные микробы, способные развиваться за счет газов, выделяемых из нефтяных залежей, используются в качестве разведчиков нефти. Микробиологический метод применяется для выяснения потребностей почвы в удобрениях, для тонкого химического анализа витаминов и других веществ. Микроорганизмы, особенно некоторые виды, чрезвычайно чутко реагируют на малейшие изменения химического состава или физического состояния окружающей среды. И это справедливо и на суше и на море. Об этой важной проблеме говорится в большом разделе книги профессора Крисса. «Микроорганизмы как индикаторы гидрологических явлений в морях и океанах».
На самых высоких широтах в Центральной Арктике обнаруживаются слои воды теплого атлантического течения. Эта ветвь теплее окружающих вод всего лишь на градус. Казалось бы, различие почти незаметное, но оно резко проявляется, точно увеличиваемое мощной лупой, при подсчете плотности микробного населения.
Прослеживая количественное распределение бактерий по вертикали, микробиологи установили, что вблизи Антарктиды и в арктических областях вся водная толща бедна бактериями, для которых требуются легко усвояемые органические вещества. Но ими, как показали исследования в других районах, очень богата водная масса экваториально-тропической зоны. И вот на микробиологических разрезах, пересекающих океан по меридиану, удалось определить размещение, дислокацию обогащенных бактериями экваториально-тропических вод, которые мощными потоками вклинились в бедные микроорганизмами антарктические области. Ученые выяснили, что в Гренландском море имеются мощные прослойки вод экваториально-тропического происхождения на глубинах 750—1000 — 2 000 метров. В некоторых местах эти воды простираются на глубину до 3 000 метров и заполняют придонную область. Стало очевидным, что течение Гольфстрим оказывает свое влияние на глубинах значительно больших, чем предполагалось, то есть не на 1 000 метров, а на 2 000 и 3 000 метров.
Но не только аномалии микробного населения могут свидетельствовать о циркуляции и распределении водных масс в мировом океане. Весьма остроумна идея установления происхождения вод по ареалу (распространению) микробных форм с характерными особенностями. Дело в том, что существование конкретных видов или форм микробов приурочено к определенным эколого-географическим условиям. Очевидно, что там, где найдены те или иные микробы, должны быть налицо и определенные условия, необходимые для их жизни.
Исследования продолжаются
Таким образом, гидрологическое направление в морской микробиологии открывает новые возможности для изучения динамики и происхождения водных масс в морях и океанах. Этот метод особенно важен для обнаружения глубинных океанических течений: с его помощью можно выявить даже самые слабые из них.
Благодаря своей высокой и разносторонней активности микроорганизмы, распространенные в водной толще и густо заселяющие поверхность дна, выступают как биокатализаторы реакций в круговороте веществ, необходимом для поддержания жизни водных растений и животных. Без учета живой массы микроорганизмов, их свойств и особенностей, проявляющихся в конкретных условиях постоянно меняющейся среды, невозможно с необходимой полнотой познать жизнь мирового океана, его биологию и геологию.
Морская микробиология заняла исключительно важное место в разработке проблемы продуктивности морских и океанических вод. Но кому много дано, с того и больше спрашивается. Существующий размах микробиологических работ в морях и океанах уже оказывается недостаточным. Необходимы новые поиски, новые дальние экспедиции, еще более усовершенствованные методы. Опубликованные списки видов морских микробов позволяют судить лишь об очень малой части микроскопических обитателей морей. Сколько еще предстоит открытий! Сколько еще тайн хранится в толще вод океанов и на дне морском! И сейчас, когда пишутся эти строки, в отделе морской микробиологии Института микробиологии Академии наук СССР заколачиваются многочисленные ящики, в которые уложены лабораторная посуда, оборудование, питательные среды для различных микробов. Лабораторные столы завалены картами с нанесенными маршрутами, кальками, испещренными графиками, списками намеченных станций, рабочими планами, книгами, рукописями, оттисками работ, письмами, телеграммами. Микробиологи снаряжаются в плавание...
Читайте в любое время
