A hidrotermális kürtők élővilága Szekeres Péter Biológia MSc, 2014
Hidrotermális kürtők • • • • • •
Rések az óceáni aljzaton Geotermálisan hevített víz kitörés Egymástól távolodó lemezek szegélyén Létezésük a Föld geológiai aktivitása miatt Mélytengerekben ún. „Black smoker”-ek Zord körülményekhez képest magas biológiai produktivitás • Komplex élőlény társulások • Hidrotermális kürtők a Jupiter holdján (Európa), és Marson is létezhettek
Fizikai tulajdonságai I. • Legjellemzőb előfordulásuk a óceáni hátságokon • A feltörő víz többnyire tengervízből áll • Kürtő közelében lévő porózus üledéken át szivárog az aljzat alá • Mélytengeri átlagos hőmérséklet 2 °C • Feltörő víz hőmérséklete 60-464 °C • Hidrosztatikus nyomás miatt a víz folyékony, illetve szuperkritikus folyadék formában van jelen
Fizikai tulajdonságai II. • A kémiailag tiszta víz kritikus pontja 375 °C • A nyomás miatt itt a tengervíz kritikus pontja 407 °C • A kürtők vize szuperkritikus, vagyis egyszerre viselkedik folyadékként és gázként • Extrém hőmérséklete mellett még rendkívül savas is (pH 2,8)
Fekete és fehér füstölők • Néhány kürtő egy kéményszerű struktúrát hoz létre • Ezek a kürtő folyadékából kioldódó ásványokból állnak • Akár 60 m magasak is lehetnek! • A fekete füstölők kéményszerű képződmények, kéntartalmú vegyületeket, többnyire szulfidokat lövelnek ki • A fehér füstők világosabb árnyalatú vegyületeket lövelnek, többnyire barium, kalcium és szilícium tartalmú ásványokat • Ásványi anyagok mellett acetil-tiolésztereket is kilövel (Szent-Györgyi–Krebs ciklus)
Életközösségeik • Napfénytől izolált életközösség! • Tápláléklánc alján kemoautotróf baktériumok, hatalmas telepeket alkotnak • Baktériumok fő „tápláléka” kén és vegyületei, leginkább a hidrogén-szulfid • Kemoszintézis során szerves vegyületeket állítanak elő
Életközösségik II. • Kolonizációs pattern • Kürtő formálódása után a kihült lávát egy baktériumszőnyeg fedi be • Először felemáslábú és evezőlábú rákoknak szolgáltat táplálékot • Később a rákok nagyobb ragadozók fentartására is elégséges számban lesznek jelen • A közösség minden tagja végsősoron a baktériumokra szorul a komplex táplálékhálózat fenntartása végett
Életközösségeik III. • A rákok nemcsak elsőleges fogyasztóik a baktériumoknak, de a szervesanyag visszaforgatásában is fontos szerepük van • A fejlettebb státiumban lévő kürtő társulások jellegzetes élőlénye a Riftia pachyptila (Óriás csőféreg) • Az óriás kagylóval egyetemben szimbiózisban élnek a kemoszintetzáló baktériumokkal
Riftia pachyptila I. • Soksertéjűek (Polychaeta) osztályának a csőférgek (Canalipalpata) rendjébe, ezen belül a Siboglinidae családjába tartozó faj • Előfordulása kizárólag a kürtők közelében, 1,6 km mélyen a Csendes-óceán keleti részén • Jól tűri a magas hőmérsékletet és kén-hidrogén szintet • Akár 2,4 m Hosszúra is megnőhet!
Riftia pachyptila II. • A csőből kinyúló tapogató erősen erezett, ezen keresztül folytat anyagcserét (kénhidrogén felvétel) • A baktériumok az állat speciális szerveiben élnek, a kén-hidrogént dolgozzák fel • A baktériumok cserébe szerves molekulákat szolgáltat a gazdaállatnak • A tapogatók vörös színét összetett hemoglobin adja • Képes oxigént szállítani kén-hidrogén jelenlétében!
Bathymodiolus genusz • Mélytengeri, kétoldali szimmetriájú puhatestűek • Intracelluláérisan szimbiózist folytat kemoszintetizáló baktériumokkal • Több baktériummal élnek együtt, hatékonyabban szűrik a vizet • Emiatt a kürtőktől távolabb is képesek életben maradni
Tízlábú rákok (Decapoda) • A világ különböző kürtői körül kb. 15 Decapoda faj él • Majd fele az Atlanti, másik fele a Csendes-óceánban él • Minden kürtő egy-egy fajnak ad otthont • Aktív füstölők közelében egy négyzetméteren akár 30 ezer rák is lehet, mind a kémény közelében élő mikróbákat fogyasztják
„Pitypang” - Deandelion • Egymásba kapaszkodó állatokból létrejött telep • Legközelebbi rokon faj a portugál gálya (Physalia physalis, felső kép) • Hosszú vékony tapogatóik segítségével mozognak az aljzaton • Késői telepesek, lebontó szervezetek • Jelenlétük arra utal utal, hogy a kürtő inaktív, és az élőlényeket emiatt pusztulás fenyegeti
Lycodes sadoensis • A „Zoarcid fish” két láb hosszú angolnára emlékeztető fehér hal, a kürtőkre épülő táplálékhálózatban a csúcsragadozók • Gyakorlatialg mindenevők, még az óriás csőférget is elfogyasztják más táplálék híján • Hatalmas étvágyuk ellenére meglehetősen lassú állatok, idejük nagy részében csak a csőféreg telepek között lebegnek
Halvány v. Sápadt polip • Kizárólag kürtők körüli élethez alkalmazkodott speciális nyolckarú polipok • Kevés felvétel és adat, kb. 1 méteresek, „fejük” durván narancs méretű • Csúcsragadozók, kagylók alatt élnek, feltehetőleg a legintelligensebb élőlény ilyen mélységben
Jeti rák (Kiwa hirsuta) • 2005-ben fedezték fel a Csendesóceán déli részén • Tízlábú rák (Decapoda) durván 15 cm hosszú • Testét hosszú fehér sörték borítják, leginkább a lábakat és az ollókat • Szemében nincs pigment, feltehetően vak • Sörtéi között élő baktériumok segítségével detoxifikálja táplálékát
Pompeii féreg (Alvinella pompejana) • Szürke bolyhos soksertéjű (Polychaete) állat, fején vörös kopoltyú található • Testét fedő bolyhok tulajdonképpen fonalas baktériumtelepek • Füstölők porózus oldalsó üregeibe fúrják testüket (80°C), míg a fejük kilóg az üregből (22°C) • Egyenlőre nem tisztázott, hogyan tolerálják ezt a hatalmas hőmérsékletkülönbséget
Felfedezésük jelentősége és a jövő • Napfénytől független életközösség, amit kemoszintézis által termelt energia működtet • Új elméletek az élet keletkezésével kapcsolatban • Rendkívüli élőhelyek, védelmüket biztosítani kell • Földönkívüli élet keresésére törekvő kutatások indítása a Jupiter holdján, Európán
Köszönöm a figyelmet
