Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Южной части Тихого океана круговорот является частью системы Земли вращающихся океанических течений, ограниченной экватором на север, Австралия на западе Антарктического циркумполярного течения на юг и Южной Америки на восток. [1] Центр Южно-Тихоокеанского Круговорота - это океанический полюс недоступности , место на Земле, наиболее удаленное от любых континентов и продуктивных океанических регионов, и считается самой большой океанической пустыней на Земле. [2] круговорот , как и с другими четырьмя круговоротов Земли, содержит область с повышенными концентрациями пелагических пластмасс, химический осадок, и другие обломки, известные как мусорные поля в южной части Тихого океана . [3]

Приток и накопление осадка [ править ]

Южно-тихоокеанский круговорот.

Пассаты Земли и сила Кориолиса заставляют океанические течения в южной части Тихого океана вращаться против часовой стрелки. Течения действуют, чтобы изолировать центр круговорота от апвеллинга питательных веществ, и небольшое количество питательных веществ переносится туда ветром ( эоловые процессы ), потому что в Южном полушарии относительно мало суши , которая доставляет пыль в преобладающие ветры . Низкий уровень питательных веществ в регионе приводит к чрезвычайно низкой первичной продуктивности поверхности океана и, как следствие, к очень низкому потоку органического материала, оседающего на дно океана в виде морского снега . Низкий уровень биогенногоа эоловые отложения вызывают очень медленное накопление отложений на дне океана. В центре Южно-Тихоокеанского круговорота скорость осадконакопления составляет от 0,1 до 1 м (от 0,3 до 3,3 фута) на миллион лет. Толщина наносов (от базальтов фундамента до морского дна) колеблется от 1 до 70 м, причем более тонкие отложения встречаются ближе к центру круговорота. Низкий поток частиц в южно-тихоокеанский круговорот делает воду там самой чистой морской водой в мире. [2]

Подводная биосфера [ править ]

Под морским дном морские отложения и окружающие поровые воды содержат необычную подпольную биосферу . Несмотря на чрезвычайно низкое количество захороненного органического материала, микробы живут по всей толще осадка. Средняя численность клеток и чистая скорость дыхания на несколько порядков ниже, чем в любой другой ранее исследованной подводной биосфере . [2]

Сообщество подводного дна Южно-Тихоокеанского круговорота необычно еще и потому, что оно содержит кислород по всей толще отложений. В других подпольных биосферах микробное дыхание разрушает органический материал и поглощает весь кислород вблизи морского дна, оставляя более глубокие части осадочного столба бескислородными. Однако в круговороте южной части Тихого океана низкие уровни органического материала, низкая скорость дыхания и тонкие отложения позволяют насыщать поровые воды кислородом по всей толще отложений. [4] В июле 2020 года морские биологи сообщили, что аэробные микроорганизмы (в основном), находящиеся в состоянии « почти приостановленной анимации », были обнаружены в отложениях с низким содержанием органических веществ., возрастом до 101,5 миллионов лет, на 250 футов ниже морского дна в Южно-Тихоокеанском круговороте (SPG) («самое мертвое место в океане»), и могут быть самыми долгоживущими формами жизни, когда-либо обнаруженными. [5] [6]

Радиолитический H 2 : бентосный источник энергии [ править ]

Предполагается, что бентосные микробы в отложениях с низким содержанием органических веществ в олиготрофных океанических регионах, таких как Южно-Тихоокеанский круговорот, метаболизируют радиолитический водород (H 2 ) в качестве основного источника энергии. [7] [2] [8]

Океанические регионы в пределах Южно-Тихоокеанского круговорота (СПГ) и других субтропических круговоротов характеризуются низкой первичной продуктивностью поверхностного океана; т.е. они олиготрофны. Центр SPG является самой удаленной от континента океанической провинцией и содержит самую чистую океанскую воду на Земле [2] с содержанием хлорофилла ≥ 0,14 мг на м 3 . [2] Углерод, экспортируемый в нижележащие глубоководные отложения океана с помощью биологического насоса , ограничен в SPG, что приводит к скорости седиментации, которая на несколько порядков ниже, чем в продуктивных зонах, например, на окраинах континентов. [2]

Обычно глубоководные бентосные микробные организмы используют органический углерод, экспортируемый из поверхностных вод. В олиготрофных регионах, где отложения бедны органическим материалом, подземная бентическая жизнь использует другие первичные источники энергии, такие как молекулярный водород (H 2 ). [9] [7] [2] [8]

Радиолиз межклеточной воды [ править ]

Радиоактивный распад природного урана ( 238 U и 235 U ), тория ( 232 Th) и калия ( 40 K ) в донных отложениях совместно бомбардирует поровые воды α , β и γ излучением. Облучение ионизирует и разрушает молекулы воды, в конечном итоге образуя H 2 . Продуктами этой реакции являются водные электроны (e - aq ), водородные радикалы (H ·), протоны (H + ) и гидроксильные радикалы (OH ·). [8]Радикалы обладают высокой реакционной способностью, поэтому недолговечны и рекомбинируют с образованием перекиси водорода (H 2 O 2 ) и молекулярного водорода (H 2 ). [9]

Количество радиолитического образования H 2 в донных отложениях зависит от количества присутствующих радиоактивных изотопов, пористости отложений и размера зерен. Эти критерии указывают на то, что определенные типы отложений, такие как абиссальные глины и кремнистые илы, могут иметь более высокую выработку радиолитического H 2 по сравнению с другими слоями морского дна. [8] Кроме того, радиолитическая продукция H 2 была измерена во интрузиях морской воды в базальты подпочвенного фундамента. [9]

Микробная активность [ править ]

Микробы лучше всего подходит для использования радиолитического H 2 являются knallgas бактерии, lithoautotrophes , которые получают энергию за счет окисления молекулярного водорода с помощью реакции knallgas : [10]

              H 2 (водн.) + 0,5O 2 (водн.) H 2 O (l) [11]

В поверхностном слое кернов отложений из олиготрофных областей SPG O 2 является основным акцептором электронов, используемым в метаболизме микробов. Концентрации O 2 немного снижаются в поверхностных отложениях (начальные несколько дециметров) и не меняются с глубиной. Между тем, концентрации нитратов немного увеличиваются вниз или остаются постоянными в толще донных отложений примерно на том же уровне, что и в глубоководной воде над морским дном. Измеренные отрицательные потоки O 2в поверхностном слое демонстрируют относительно низкую численность аэробных микробов, которые окисляют минимально осажденное органическое вещество из океана выше. Чрезвычайно низкое количество клеток подтверждает, что микробы существуют в небольших количествах в этих поверхностных отложениях. Напротив, керны отложений за пределами SPG показывают быстрое удаление O 2 и нитратов на глубине 1 метра ниже морского дна (mbsf) и 2,5 mbsf соответственно. Это свидетельствует о гораздо более высокой микробной активности, как аэробной, так и анаэробной. [8] [2]

Производство радиолитического H 2 (донора электронов) стехиометрически сбалансировано с образованием 0,5 O 2 (акцептор электронов), поэтому измеримый поток O 2 не ожидается в субстрате, если одновременно происходит радиолиз воды и бактерий кноллгаза. [8] [2] Таким образом, несмотря на известную возможность радиолитического образования H 2 , молекулярный водород ниже обнаруживаемого предела в кернах SPG, что позволяет предположить, что H 2 является основным источником энергии в низкоорганических донных отложениях ниже уровня моря. поверхностный слой. [8] [2] [7]

Акварель [ править ]

Снимки спутниковых данных показывают, что некоторые области в круговороте более зеленые, чем окружающая их прозрачная голубая вода, что часто интерпретируется как области с более высокой концентрацией живого фитопланктона . Однако предположение, что более зеленая вода океана всегда содержит больше фитопланктона, не всегда верно. Несмотря на то, что круговорот южной части Тихого океана содержит эти участки зеленой воды, рост организмов в нем очень низок. Вместо этого некоторые исследования предполагают, что эти зеленые пятна являются результатом накопленных отходов морской жизни. Оптические свойства круговорота южной части Тихого океана остаются в значительной степени неизученными. [12]

Патч для мусора [ править ]

Этот раздел представляет собой отрывок из мусорного патча Южно-Тихоокеанского региона [ править ]
Южнотихоокеанский круговорот можно увидеть в отсутствии океанических течений у западного побережья Южной Америки. Карта океанских течений 1943 года
Это фото демонстрирует разлет пластиковых осколков разного размера.
Воспроизвести медиа
Визуализация потока загрязнителей океана
Мусора патч южной части Тихого океана является областью океана с повышенным уровнем морского мусора и загрязнения пластмассовых частиц, в пределах океан пелагиал . Эта область находится в южно-тихоокеанском круговороте, который простирается от вод к востоку от Австралии до южноамериканского континента, на север до экватора и на юг до Антарктического циркумполярного течения . [13] Разложение пластика в океане также приводит к повышению уровня токсичных веществ в этом районе. [14] Участок мусора был подтвержден в середине 2017 года, и его сравнивали с участком мусора Большого Тихого океана.Состояние России в 2007 году, омолодив бывшего на десять лет. Мусорный участок южной части Тихого океана - это [ когда? ] невозможно обнаружить с помощью спутников или других визуальных средств, так как большинство частиц меньше рисового зерна. [ необходима цитата ]

См. Также [ править ]

  • Океанический круговорот
  • Тихий океан

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Кто - нибудь дома? Мало ответ в Пасифик круговорота» . NBC News . Ассошиэйтед Пресс . 22 июня 2009 . Проверено 3 января 2021 года .
  2. ^ Б с д е е г ч я J K д'Ондта, Стивен; и другие. (Июль 2009 г.). «Подводные отложения в южно-тихоокеанском круговороте - одном из наименее населенных мест на Земле» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (28): 11651–11656. Bibcode : 2009PNAS..10611651D . DOI : 10.1073 / pnas.0811793106 . PMC 2702254 . PMID 19561304 .  
  3. ↑ Монтгомери, Хейли (28 июля 2017 г.). "Южно-Тихоокеанский круговорот содержит огромное мусорное пятно" . Pelmorex Weather Networks . Сеть погоды. Архивировано из оригинального 28 ноября 2020 года . Проверено 14 августа 2017 года .
  4. ^ Fischer, JP, et al. «Проникновение кислорода глубоко в отложения южно-тихоокеанского круговорота» Biogeoscience (август 2009 г.): 1467 (6). http://www.biogeosciences.net/6/1467/2009/bg-6-1467-2009.pdf
  5. ↑ Ву, Кэтрин Дж. (28 июля 2020 г.). «Эти микробы, возможно, выжили 100 миллионов лет под морским дном - спасенные из холодных, тесных и бедных питательными веществами домов, бактерии проснулись в лаборатории и начали расти» . Проверено 31 июля 2020 года .
  6. ^ Morono, Yuki; и другие. (28 июля 2020 г.). «Аэробная микробная жизнь сохраняется в кислородных морских отложениях возрастом 101,5 миллиона лет» . Nature Communications . 11 (3626) . Проверено 31 июля 2020 года .
  7. ^ a b c Соваж, Дж; и другие. (2013). «Радиолиз и жизнь в глубоких приповерхностных отложениях Южно-Тихоокеанского круговорота». Гольдшмидт 2013 Тезисы докладов : 2140.
  8. ^ Б с д е е г Blair, СС; и другие. (2007). «Радиолитический водород и микробное дыхание в подземных отложениях». Астробиология . 7 (6): 951–970. Bibcode : 2007AsBio ... 7..951B . DOI : 10.1089 / ast.2007.0150 . PMID 18163872 . 
  9. ^ a b c Дзаугис, Мэн; и другие. (2016). «Производство радиолитического водорода в подводном базальтовом водоносном горизонте» . Границы микробиологии . 7 : 76. DOI : 10,3389 / fmicb.2016.00076 . PMC 4740390 . PMID 26870029 .  
  10. Перейти ↑ Singleton P and D Sainsbury (2001). «Водородокисляющие бактерии (« водородные бактерии »; бактерии knallgas)». Словарь по микробиологии и молекулярной биологии . 3-е изд.
  11. ^ Поправьте JP и EL Shock (2001). «Энергетика общих метаболических реакций термофильных и гипертермофильных архей и бактерий» . FEMS Microbiology Reviews . 25 (2): 175–243. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2001.tb00576.x . PMID 11250035 . 
  12. ^ Клаустр, Эрве; Мариторена, Стефан (2003). «Множество оттенков синего океана. (Наука об океане)». Наука . 302 : 1514–1515. DOI : 10.1126 / science.1092704 . PMID 14645833 . 
  13. ^ "Южно-тихоокеанский круговорот - Correntes Oceânicas" . Сайты Google.
  14. ↑ Барри, Кэролайн (20 августа 2009 г.). «Пластик в океане быстро разрушается» . Национальное географическое общество.