Pewnego spokojnego poranka u wybrzeży wyspy Luzon, największego lądu na archipelagu Filipin, ześlizgnąłem się z drewnianej łodzi o wąskim kadłubie w sprzęt do nurkowania i zszedłem do Zatoki Batangas. W miarę cofania się światła światło zmieniało kolor z turkusowego na zielony jak groszek. Na wysokości 85 stóp spotkałem się z pięcioma wznoszącymi się nurkami, których ciała były zamknięte w mechanicznych pancerzach węży oraz stalowych zbiornikach i kamerach - ponad 100 funtów sprzętu na osobę. Bart Shepherd, jeden z członków tego bionicznego kwintetu, podał mi siatkowy worek wypełniony okazami, każde zwierzę dryfowało w swojej plastikowej torbie jak zawartość śnieżnej kuli. Spojrzałem na zwierzęta w środku: żywe pomarańczowe koraliki z drutu, przeźroczyste galaretki grzebieniowe, babki nie dłuższe niż igła sosnowa. Niektóre z tych organizmów nigdy nie zostały opisane przez naukę.
powiązana zawartość
- Jak zespół naukowców związanych z zanurzeniem na nowo zdefiniował ekosystemy rafowe
Nieodkryte gatunki obfitują w Strefę Zmierzchu, globalny zespół raf głębinowych, który jest rzadko odwiedzany i mniej zrozumiany. Rafy koralowe, które dominują w popularnej wyobraźni - i literaturze naukowej - są płytkimi, nasłonecznionymi ogrodami, dostępnymi nawet dla amatorów nurkowania. Zlew poniżej 130 stóp, a znajdziesz się w nowym, mrocznym świecie. Znajome twarde korale ustępują technikom kolorowym koralowcom o miękkich ciałach, które falują w nurcie jak marzenia gorączki seussiańskiej. Parrotfish i Rabbit Cede do świetlistych bassletów i wiewiórkowatych oczu. Strefa Zmierzchu, znana badaczom jako strefa mezofotyczna lub „środkowego światła”, jest rafą pozbawioną życia roślinnego, królestwem zjadaczy planktonu i zwierząt mięsożernych.
„ Wspaniale jest zeskoczyć z burty łodzi i swobodnie spaść na miejsce, w którym nikt wcześniej nie był”, powiedział Shepherd, dyrektor akwarium w California Academy of Sciences, kiedy raz wypłynęliśmy na powierzchnię i wróciliśmy na łódź nurkową, tradycyjny statek filipiński zwany bangka . Po pięciu godzinach przebywania pod wodą na głębokościach, których ciśnienie przekraczało 200 funtów na cal kwadratowy, Shepherd wydawał się wyczerpany, ale zadowolony. „Uwielbiam to, że wciąż możesz to robić na tej planecie” - powiedział.
Rafy koralowe należą do najbardziej zagrożonych siedlisk na świecie: są dotknięte zmianami klimatu, ograbione przełowieniem, zatrute zanieczyszczeniami. Ale podczas gdy ochrona stała się przyczyną koralowców, głębokie rafy od dawna pozostawały poza zasięgiem wzroku i umysłu. W ostatniej dekadzie zaczęło się to zmieniać: od 2010 r. Opublikowano ponad 500 artykułów na temat raf mezofotycznych, ponad dwa razy więcej niż w poprzednich 50 latach łącznie. Teraz staje się coraz bardziej jasne, że na światowych strefach mezofotycznych kryje się nieproporcjonalny udział morskiej różnorodności biologicznej.
W swojej obfitej i dziwnej różnorodności biologicznej Strefy Zmierzchu na świecie nie przypominają niczym więcej niż podmorskie wyspy. Od czasu Darwina biolodzy uznali, że wyspy lądowe są kociołami specjacji - że, jak to ujął David Quammen, pisarz naukowy, „izolacja geograficzna jest kołem zamachowym ewolucji”. Tak jak Galapagos obfituje w unikalne zięby i żółwie, podobnie jak świat Strefy Zmierzchu działają jak wyspy głębin, wypierając endemiczne gatunki z racji swojej samotności.
Rozwijające się w nauce zrozumienie strefy mezofotycznej zostało ciężko zdobyte. Tylko garstka elitarnych nurków technicznych jest w stanie przeniknąć mroczną otchłań Strefy Zmierzchu. „Twoja najlepsza myśl, kiedy tam jesteś” - powiedział Luiz Rocha, kustosz ryb Akademii Kalifornijskiej i współprzewodniczący wyprawy - powiedział mi tego wieczoru: „utrzymuje się przy życiu”.
Niewielu naukowców widziało więcej niezbadanych raf niż Rocha, Shepherd i ich zespół. Od 2013 roku California Academy przeprowadziła serię wypraw badawczych do Stref Zmierzchu w miejscach takich jak Vanuatu, Pulau, Wyspa Wielkanocna i Brazylia. Zeszłego lata dołączyłem do zespołu na tydzień nurkowania wzdłuż Filipinskiej Wyspy Verde, wąskiej cieśniny, w której zderzające się prądy odżywiają niektóre z najbogatszych siedlisk morskich na świecie. Dziewięcioosobowa załoga Akademii szukała odpowiedzi na serię naglących pytań: Jakie gatunki często przebywają w strefie mezofotycznej? Jak głębokie rafy łączą się z ich płytkimi odpowiednikami?
I najbardziej palące: co potrzeba, aby zachować ekosystem tak niejasny, że niewiele osób zdaje sobie sprawę z jego istnienia?
Nowy gatunek motyla odkrytego przez zespół nurkowy California Academy. (Luiz Rocha / California Academy of Sciences) Początki współczesnej eksploracji podwodnej sięgają 1943 r., Kiedy Jacques-Yves Cousteau współpracował z inżynierem Emile Gagnanem przy tworzeniu Aqua-Lung. Ich wynalazek, aparat oddechowy, który dostarczał nurkom powietrze z butli ze sprężonym gazem, doprowadził do współczesnego nurkowania i złotego wieku badań morskich: w końcu naukowcy mogli badać morze bez przywiązywania się do powierzchni przez węże. „W nocy często miałem wizje latania, rozkładając ręce jak skrzydła” - napisał Cousteau w swoim pamiętniku „Cichy świat ” z 1953 roku. „Teraz latałem bez skrzydeł”.
W rzeczywistości jednak skrzydła Cousteau były nadal obcięte. Granice tradycyjnego nurkowania leżą około 120 stóp; zejdź głębiej, a napotkasz wystarczającą liczbę zagrażających życiu chorób, aby wypełnić podręcznik medyczny. Niewielu ludzi lepiej rozumie niebezpieczeństwa głębokiej eksploracji rafy niż Richard Pyle, hawajski zoolog, który został chwilowo sparaliżowany przez śmiertelną chorobę dekompresyjną - przerażający stan zwany zakrętami, spowodowany wzrostem pęcherzyków azotu w strumieniach krwi nurków podczas zbyt szybkich wejść - podczas pogoni za rybami w Palau w 1986 roku.
Chociaż Pyle, wówczas 19 lat, przez rok chodził z laską, jego zarośnięcie śmiercią tylko wzmocniło jego pragnienie odwiedzenia głębin. Pod koniec lat 80. wraz z innymi dostosował techniki nurkowania morskiego do badań raf, zapoczątkowując rewolucję technologiczną, która otworzyła Strefę Zmierzchu po raz pierwszy na studia.
Ich wysiłki uzupełniły naszą koncepcję budowy rafy koralowej. „Rafa mezofotyczna okazała się stanowić 80 procent siedliska”, zastanawia się dziś Pyle. „Przez dziesięciolecia nasze spojrzenie na rafy koralowe było odwrócone”.
Chociaż innowacje Pyle'a sprawiły, że eksploracja Strefy Zmierzchu stała się możliwa - „ludziom trudniej jest popełniać głupie błędy i samemu się zabijać” - powiedział mi - pozostaje to trudne wyzwanie techniczne, jak odkryłem, kiedy odwiedziłem załogę Kalifornijskiej Akademii na Filipinach. W środowisku o podwyższonym ciśnieniu w Strefie Zmierzchu stare dobre powietrze staje się toksyczne: normalne stężenia tlenu wywołują drgawki, podczas gdy azot może stać się środkiem odurzającym tak dezorientującym, że dodanie dwóch i dwóch na palcach jest równie trudne jak fizyka teoretyczna. Aby przezwyciężyć te toksyczne skutki, nurkowie oddychają specjalnie mieszanym koktajlem gazów, których głównym składnikiem jest hel.
Jest powód, dla którego Bart Shepherd i inni nurkowie z Kalifornii pojawili się tak obciążeni maszynerią: ich życie zależy od akumulatora dokładnie skalibrowanego sprzętu. Rebreathery poddają recyklingowi każdy wydech; Kanistry płuczki wychwytują odazotowany dwutlenek węgla przez przekształcenie go w węglan wapnia; komputery wtryskują precyzyjne zaciągnięcia tlenu do węży powietrznych. Każdy nurek nosi trzy zapasowe zbiorniki na wypadek, gdyby rebreather zawiódł i muszą wycofać się na powierzchnię.
Podczas nurkowania latem ubiegłego Mauritius Bell, sierżant Akademii oficera ds. Bezpieczeństwa nurkowania, zaczął rano od omówienia z załogą wszystkich męczących sposobów, w jakie mogliby zginąć pod wodą. „W tym, co robimy, nie ma nic trywialnego” - przypomniał. „Jest to tak skomplikowane, jak nurkowanie”.
Nurkowania o zmierzchu są jeszcze bardziej upośledzone przez czas. Im głębiej schodzisz i im dłużej spędzasz na głębokości, tym więcej azotu pochłaniają tkanki twojego ciała i tym większe jest ryzyko przerażających zakrętów. Podczas swoich najgłębszych nurkowań Shepherd, Rocha i ich koledzy z drużyny nie mogą spędzić więcej niż 10 minut na dnie, dzięki czemu każde zejście jest szalonym wysiłkiem zbierania zwierząt, liczenia ryb i kręcenia filmów, zanim migające światła na wyświetlaczach siatkówki ostrzegają ich o cennym czasie jest w górze.
W połowie 10-dniowej wyprawy na Filipiny do zespołu wkradło się zmęczenie, ukradkowe i ubrane jak bąbelki azotu. Załoga zebrała dwa tuziny próbek koralowców i przetransportowała je do prowizorycznego akwarium w lokalnym pokoju hotelowym w celu ewentualnego transportu z powrotem do Kalifornii. Bardziej nieuchwytne były ich główne cele: jaskrawe bezkręgowce zwane galaretkami grzebieniowymi, które zespół nazwał „morskimi peepami”, ponieważ przypominają króliki w kształcie cukierków.
Podczas poprzednich wypraw żelki grzebieniowe ozdabiały praktycznie każdą powierzchnię w strefie mezofotycznej Zatoki Batangas. Teraz możesz policzyć je wszystkie na jednej dłoni w rękawiczce. Ich niewytłumaczalna nieobecność zdawała się szydzić z Pasterza i Rochy, kpiącym przypomnieniem, jak mało wiedzieli o mieszkańcach Strefy Zmierzchu.
„W zeszłym roku mogliśmy zebrać 50 morskich peepów podczas jednego nurkowania” - westchnął Rocha tego wieczoru, gdy usiadł ciężko na hotelowym ganku z piwem w dłoni. Jęknął, dźwięk zawierający nuty frustracji i wyczerpania. „Czuję się, jakbym został zawieszony nad belką i uderzony kijem bejsbolowym.” Rocha rozłożył laptopa, aby przejrzeć zdjęcia dnia i szybko rozweselił się na widok Grammatonotus brianne, bassletu z ekstrawaganckim ogonem i bokami w kolorze słońca - ryba, którą on i koledzy opisali dopiero w poprzednim roku. „Mamy teraz około 15 nowych gatunków, które musimy teraz opisać w kolejce”, powiedział mi.
Jeśli ktoś jest w stanie przyjąć karę Strefy Zmierzchu, to Rocha, porywczy Brazylijczyk, który postanowił zostać biologiem, gdy nauczyciel trzeciej klasy przyniósł zbiornik pełen gupików. Większość biologów ryb z Brazylii dociera do Amazonki; Rocha odbył jedną wycieczkę nad rzekę i zdecydował, że zamiast tego powinien studiować słoną wodę. Na studiach często pilotował motorówkę trzy godziny na morzu i nurkował na 70 metrach na regularnym powietrzu, w tym samym ryzykownym biznesie, który prawie zabił Richarda Pyle'a. „To było szalone nurkowanie” - śmiał się z niewielkim żalem.
W końcu jego głód wiedzy przeważył nad instynktem samozachowawczym. „Odkąd zacząłem nurkować, całym moim wysiłkiem było znalezienie nowych gatunków, zrozumienie, dlaczego i jak rafy są tak różnorodne oraz w jaki sposób ich gatunki oddziałują na siebie” - powiedział. I nigdzie te podstawowe badania ekologiczne nie są bardziej dokuczliwe - ani ważniejsze - niż w Strefie Zmierzchu.
Żywe koralowce z pomarańczowymi miseczkami, takie jak te, żyją, szukając życia na pionowych powierzchniach i jaskiniach aż do ogromnych głębokości. (Luiz Rocha / California Academy of Sciences) Pomimo ich kwiatowego wyglądu koralowce są zwierzętami. Ale stanowią one także połowę symbiotycznego związku: w wielu koralowcach żyją mikroskopijne glony zwane zooxanthellae, rośliny fotosyntezy, które żywią się żywicielami w zamian za schronienie.
To delikatne partnerstwo. Gdy temperatura wody staje się zbyt wysoka, koralowce poddane stresowi cieplnemu wyrzucają gości, zmieniają się w upiornie białe, a ostatecznie umierają, zgubne zjawisko zwane bieleniem. W miarę ocieplania się klimatu bielenie staje się coraz częstsze. Gorący odcinek, który trwał od 2014 do 2017 r., Dotknął 70 procent raf światowych i zabił ponad 80 procent koralowców w niektórych zakątkach Wielkiej Rafy Koralowej w Australii. Skutki tej katastrofy utrzymają się przez lata.
Gdzie głębokie rafy pasują do tego ponurego obrazu od dawna było źródłem fascynacji. W 1996 r. Peter Glynn, naukowiec koralowców z University of Miami, rozpoczął spekulacje w artykule na temat przyczyn bielenia. Zauważając, że temperatura wody była zwykle wyższa na słonecznych płyciznach, Glynn stwierdził, że chłodniejsze mezofotyczne głębokości mogą „oferować schronienie populacji koralowców”, zapewniając twierdzę, w której mieszkańcy rafy mogliby spędzać czas, gdy warunki powierzchniowe były zbyt gorące, aby sobie z nimi poradzić.
Odtąd procesja badaczy badała hipotezę głębokiej rafy rafowej, badając, czy strefa zmierzchu może zapewnić bezpieczeństwo nie tylko od bielenia, ale od innych stresorów górnych, takich jak huragany, zanieczyszczenie i przełowienie. Wyniki zostały zmieszane. Podczas gdy karaibskie huragany zniszczyły koralowce powierzchniowe i oszczędziły głębokie - co stanowi argument na korzyść hipotezy - niektóre rafy mezofotyczne wydają się bardziej podatne na bielenie, być może dlatego, że koralowce powierzchniowe są lepiej przystosowane do gorącej wody.
W 2017 roku zespół badawczy kierowany przez Pima Bongaertsa, biologa koralowego z University of Queensland, stwierdził, że koralowce spodkowe na głębokich rafach Bermudan są genetycznie różne od płytkich, co sugeruje, że populacje na różnych głębokościach rzadko się mieszają. „Mój ogólny wniosek jest taki, że hipoteza Refugia może być bardzo istotna dla niektórych poszczególnych gatunków, ale może odgrywać tylko ograniczoną rolę w całym ekosystemie”, powiedział mi Bongaerts. „To bardziej skomplikowane niż prosta odpowiedź typu prawda lub fałsz”.
Jak dotąd dane Kalifornijskiej Akademii wydają się stanowić atak przeciwko Hipotezie Refugii. Zamiast dzielić gatunki z płyciznami powyżej, Rocha i jego koledzy odkryli, że rafy mezofotyczne zajmują głównie wyjątkowe ryby specjalizujące się w życiu w głębinach. Mieszkańcy Strefy Zmierzchu to osobliwości takie jak mały wróżka baslet ( Sacura parva ), różowo-żółty klejnot, który nigdy nie był fotografowany na wolności, dopóki Rocha nie uchwycił swojego zdjęcia w 2017 roku. Shepherd widzi niektóre mezofotyczne ryby tak niezawodnie na pewnych głębokościach, że wie, jak daleko zszedł, bez konieczności sprawdzania swojego komputera.
Innymi słowy: Ryby w strefach mogą nie być wystarczająco połączone, aby zastosować efekt refugium. „Nawet te ryby, które są rejestrowane zarówno na płyciznach, jak i głębokiej strefie mezofotycznej, mają ogromną preferencję dla jednego lub drugiego”, powiedział mi Hudson Pinheiro, doktorant z ichtiologii w zespole nurkowym.
Głębokie rafy nie tylko dzielą kilka gatunków z płycizną, ale wydaje się, że nie dzielą ze sobą wielu gatunków. Kiedy zespół Akademii zanurkował w Strefie Zmierzchu Wyspy Wielkanocnej, praktycznie każdy napotkany gatunek był endemiczny dla tego regionu; tymczasem tylko około jednej czwartej jego płytkich ryb było endemicznych. Inni badacze zaobserwowali podobne wzorce. Kiedy Richard Pyle zbadał hawajski atol Kure, odkrył, że każda mezofotyczna ryba była unikalna na Hawajach.
Nikt nie jest w stanie wyjaśnić tego niezwykłego endemizmu, ale Pyle ma pewne pomysły. Według jego „Hipoteza przetrwania siedlisk”, uderzająca wyjątkowość fauny strefy zmierzchu powstała w wyniku historycznych zmian klimatu. Kiedy epoki lodowcowe zamknęły wody morskie i skurczyły się oceany, spadające poziomy mórz osunęły się na wielu płytkich rafach, zabijając ich mieszkańców. Po stopieniu lodu i ponownym zanurzeniu płycizny ryby i larwy bezkręgowców unosiły się nad innymi rafami, aby rekolonizować nowo dostępne siedlisko. Rafy Strefy Zmierzchu leżą jednak zbyt głęboko, aby mogły zostać narażone na spadające morza, co daje ich mieszkańcom więcej czasu na ewolucję w odrębne gatunki.
Im głębiej nurkujemy, tym bardziej złożone stają się głębokie rafy. Z roku na rok staje się coraz wyraźniejsze, że głęboka rafa nie jest monolitycznym ekosystemem; zamiast tego jest to gradient, spektrum nakładających się warstw siedlisk charakteryzujących się odrębnymi warunkami środowiskowymi i społecznościami zwierząt. Na przykład w marcu naukowcy z Smithsonian ochrzcili zupełnie nową strefę: strefę rariphotyczną, czyli „rzadkiego światła”, która zaczyna się tuż poniżej mezofotycznej, na wysokości około 425 stóp.
„Odkrycie rariphotiki faktycznie pomaga lepiej zdefiniować mezofotię”, zwróciła mi uwagę Carole Baldwin, zoolog prowadząca badanie. „Aby zdefiniować prawdziwą dolną granicę, musisz wyjść poza nią.”
Naukowcy zaczęli również rozpoznawać alarmujące zagrożenia dla zdrowia głębokiej rafy. W pewnym sensie podatność Strefy Zmierzchu jest wynikiem jej skrajnej niedostępności. Na całym świecie obrońcy przyrody starali się chronić płytkie rafy, tworząc chronione obszary morskie, obszary oceanów, w których działalność człowieka, taka jak rybołówstwo, jest ograniczona. Często MPA są lobbowane i finansowane przez nurków rekreacyjnych, których dolary turystyczne stanowią zachętę dla społeczności do ochrony raf. Ale kto ochroni rafę zbyt głęboko, aby mogła ją odwiedzić większość nurków?
Niestety, przykłady zaniedbania Strefy Zmierzchu to legion. Po tym, jak miejscowi narzekali na wydobycie odpadów zabijających rafy przybrzeżne w Nowej Gwinei, Richard Pyle powiedział mi z niesmakiem, firma po prostu zrzuciła odpady głębiej, „ponieważ odkryli, że wszystko to tylko błoto i robaki”.
Od czasu sformułowania Hipotezy Refugii, biologowie o dobrych intencjach oparli się na niej, by opowiadać się za zwiększonymi badaniami i ochroną Strefy Zmierzchu. Ale jeśli Strefa Zmierzchu okaże się wcale nie refugium - jeśli zajmują ją nie emigranci z płycizn, ale własne dziwne i cudowne stworzenia - nie zmniejszy to imperatywu jej ocalenia, wystarczy jedynie zmienić uzasadnienie. Głębokie rafy nie są dodatkami dla płycizn, ale ewolucyjne siedliska, które same w sobie wymagają ochrony.
„Grupy nurkowe będą prosić o ochronę płytkich raf, a naukowcy o to poproszą, a zaniepokojeni obywatele o to poproszą”, Rocha chwycił się pewnego dnia na pokładzie naszej Bangki, gdy sprawdził swój sprzęt . Splunął w maskę, wcierając ślinę w jej rogi, aby zapobiec parowaniu. „Ale dla głębokich raf? To tylko my. ”
Okryty jak dotąd nienazwany grzęda piaskowa odkryta przez zespół. (Luiz Rocha / California Academy of Sciences) Ostatniego dnia na Filipinach zrobiłem sobie przerwę od zacienienia załogi Strefy Zmierzchu, aby zbadać Zatokę Batangas wraz z Nickiem Yimem i Marisą Avilą, akwarystami z Akademii, którzy mieli za zadanie dbać o jej okazy. Godzinami nurkowaliśmy w ciepłych, nakrapianych płyciznach, snopach światła słonecznego bawiących się chwytających polipów koralowych koralików i marmurkowych wargach gigantycznych małży. Menażeria olśniewających nudibranch, ślimaków morskich o długości palca, wyposażonych w zewnętrzne skrzela, które falowały jak wodorosty, wędrowały wzdłuż rafy, a krewetki modliszki z wytrzeszczonymi oczami wyglądały spod półek.
Gdy zajrzałem w żółte oczy węgorza mureny w śnieżywieniu, pomyślałem o czymś, co powiedział mi Bart Shepherd podczas jednej z nocnych rozmów w hotelu. Wyjątkowość raf mezofotycznych stanowiła powód do uratowania głębin - ale jeszcze bardziej zagrażała płyciznom. „Jeśli hipoteza Refugium zostanie odrzucona, nie będzie planu awaryjnego dla płytkich raf” - zauważył Shepherd. On i jego zespół spędzili lata badając głębokie rafy świata, ale przypadkowo natknęli się na nowy argument na rzecz ochrony płytkości. Podobnie jak lasy deszczowe, w których jaguary prześlizgują się po podłodze, podczas gdy tukany przemykają przez baldachim, rafy koralowe są środowiskiem trójwymiarowym - tak ważne jest, aby wziąć pod uwagę ochronę w pionie, jak również w poziomie.
Tego wieczoru wróciłem do ośrodka i spotkałem Rocha, który jednocześnie edytował zdjęcia dnia, wysyłał e-maile do kolegów z kilku krajów i tweetował. „Na pewno trafi to na moją brzydką listę” - zażartował, gdy na laptopie pojawił się nieokreślony szary damselfish. Ponownie stuknął w klawiaturę, a potem wyskoczył motyl, którego ciało było w kolorze czekoladowo-brązowym i lśniło białym, a płetwy obszyte fluorescencyjnym żółtym.
„Co to jest?” - zapytałem.
Rocha zachichotał, ściskając dłonie z radości. „Ten nie ma imienia” - powiedział. "Jeszcze."
