Adrian Macion
Prezes, Koło Naukowe Biologii Molekularnej UW

​Pod powierzchnią oceanu kryje się tajemniczy świat, który stanowi 95% objętości życiowej planety, jednak głębiny te pozostają w znacznej mierze niezbadane. Wraz ze wzrostem głębokości rośnie ciśnienie napierającej wody i maleje dostępność światła. Pomimo tych trudnych warunków nawet w tych środowiskach istnieje życie, które swoją przedziwna formą od lat wprawia w zakłopotanie nawet specjalistów z zakresu zoologii.

Strefy otwartego oceanu

Oceanografowie dzielą większość wód oceanu na pięć szerokich stref. Najgłębsza część oceanu jest około 2000 metrów głębsza niż wysokość Mount Everest – ma 10 994 metrów głębokości! W każdej strefie występuje inna mieszanka gatunków dostosowana do określonego poziomu oświetlenia, ciśnienia, temperatury i społeczności organizmów. Około trzech czwartych obszaru pokrywanego przez ocean jest niezwykle głęboka, trwale pogrążona w mroku i zimna.

Większość osób zna warstwę powierzchniową, która rozciąga się na 200 metrów głębokości i otrzymuje najwięcej światła słonecznego; umożliwia to organizmom fotosyntetyzującym, takim jak fitoplankton, przekształcanie światła słonecznego w energię. Jest domem dla delfinów, rekinów i ławic ryb. Naukowcy nazywają ten bogaty obszar strefą epipelagiczną. 

Jednak większość przestrzeni w oceanie to ciemny i nieprzyjazny świat. Poniżej strefy epipelagicznej zlokalizowana jest strefa mezopelagiczna. Obszar ten, znany również jako strefa zmierzchu, otrzymuje tylko słabe, przefiltrowane światło słoneczne (składające się głownie z promieni o wysokiej energii, a tym samym niskiej długości fali), które nie pozwala na przetrwanie organizmów fotosyntetyzujących. Wiele zwierząt przystosowało się do prawie całkowitej ciemności poprzez wykształcenie dużych oczu i aparatów bioluminescencyjnych. 

Począwszy od położonej jeszcze głębiej strefy batypelagicznej, ocean jest całkowicie pozbawiony światła pochodzącego znad jego powierzchni. Zwierzęta tej strefy wytwarzają własne impulsy świetlne i mają, jeśli ich nie utraciły na drodze ewolucji, bardzo duże i wrażliwe na światło oczy, aby zobaczyć słabe światło wytwarzane przez inne organizmy. Temperatura wody jest bliska zeru. Dalej jest już tylko otchłań. Na dnie stromych rowów znajdują się najgłębsze rejony oceanu – strefy hadalpelagiczne – miejsca tak głębokie, że do tej pory podróżowała tam tylko garstka ludzi.

Mezopelagial

​Rejon oceanu między 200 i 1000 metrów głębokości nazywany jest mezopelagialem. Życie tam kwitnie, pomimo że światło dociera w zdawkowych porcjach. W tej strefie jest bardzo dużo kalmarów, skorupiaków, parzydełkowców i ryb. Około 90% ryb na świecie (wartości liczone według wagi) żyje w mezopelagialu.

Batypelagial

Batypelagial znajduje się na głębokości od 1000 do 4000 metrów pod powierzchnią oceanu. Jest to obszar pozbawiony światła (nazywany afotycznym) i przy 4 stopniach Celsjusza jest tu bardzo zimno. Ponadto ciśnienie wywołane ogromną masą wody jest ponad 100 razy większe niż na poziomie morza. Stworzenia w tej strefie muszą żyć przy minimalnej ilości pożywienia, więc wiele z nich ma niezwykle powolny metabolizm. Dla wielu głównym źródłem pożywienia są pozostałości organiczne opadające z wyższych warstw oceanu np. martwe i rozkładające się organizmy, odchody. Cząstki te mogą zlepiać się w bryłki, co zwiększa ich gęstość i przyspiesza opadanie. Mieszkańcy batopelagialu charakteryzują się również miękkimi ciałami i pokrytą śluzem skórą. 

Hadalpelagial

​Hadalpelagial to najgłębsza część oceanu i obejmuje rowy oceaniczne. Rozciąga się od 6000 metrów do samego dna rowu Mariańskiego na głębokości 10 994 metrów. Niewiele wiadomo o stworzeniach żyjących na takich głębokościach. W 2018 roku naukowcy oficjalnie opisali rybę Pseudoliparis swirei na głębokości 8000 metrów poniżej poziomu morza, co stanowi rekord dla głębokości znalezienia ryby morskiej. Ryba ta pozbawiona jest łusek, ma duże zęby i nie wykazuje bioluminescencji. Wiele innych kręgowców tego typu uchwycono na nagraniach, jednak nie udało się ich schwytać i dokładniej zbadać.

​Podobnie jak otwarty ocean dno morskie również podlega odpowiedniemu podziałowi. Tuż przy granicy brzegu znajduje się szelf kontynentalny, czyli zatopiona w oceanie część kontynentu. Region ten cechuje się niską głębokością i wysokim nasłonecznieniem – to strefa epipelagialu. Oddalając się od brzegu dno morskie zaczyna opadać, przechodzi w strefę mezopelagialu i ostatecznie w strefę batypelagialu. W tym ostatnim regionie dno oceaniczne się wyrównuje i w zdecydowanej większości powierzchni przestaje opadać. Nie stanowi ono jednak jałowej pustyni. W miejscach, w których dostępne jest pożywienie rozwija się wyjątkowe na skalę całej planety życie, a organizmy te korzystają z alternatywnego niż słońce źródła energii. W płytszych regionach mogą korzystać z cząstek organicznych opadających z wyżej zlokalizowanych partii oceanu. Cząstki te są często pozostałościami po organizmach, których populacja okresowo się zwiększa np. na skutek zakwitów fitoplanktonu. Po ustaniu zakwitu znaczna część populacji heterotroficznej obumiera, a pozostałości opadają na dno.

Pierścienice z rodzaju Osedax

​Pierścienice Osedax mierzą od 2 do 7 centymetrów i po raz pierwszy zostały odkryte na kościach gnijących wielorybów na głębokości 3000 metrów. Organizmy te nie pożywiają się bezpośrednio kośćmi, zamiast tego trawią tłuszcze i białka z nimi związane. Ich mechanizm odżywiania się jest jednak wyjątkowy, ponieważ nie mają drożnego układu pokarmowego. Bezpośrednio przez skórę przylegająca do kości wydzielają kwasy, które rozkładają mineralne części tej tkanki. Wysoki poziom anhydrazy węglanowej umożliwia silne zakwaszenie środowiska. Podobny mechanizm wykorzystują modelujące kości ludzkie osteoklasty. Następnie bakterie symbiotyczne trawią uwolnione z kości tłuszcze. Mikroorganizmy te wykorzystują również uwolnioną z kości siarkę do wytwarzania energii w procesie chemosyntezy. Osedax wiercą w kościach tunele, które mogą być następnie zasiedlane przez inne organizmy. Pierścienice te więc modulują środowisko zwiększając liczbę możliwych do zasiedlenia niszy. Niezwykle ciekawy jest również dymorfizm płciowy tych zwierząt. Samce są dużo mniejsze i zamieszkują ciało samicy. Minimalizuje to więc konieczność poszukiwania partnera w środowisku o niski zagęszczeniu organizmów.

Kominy hydrotermalne

​Głęboko w wodach oceanu znajdują się również bardzo aktywne geologicznie regiony, do których należą buchające rozgrzana wodą kominy hydrotermalne. Istnieją one w regionach aktywnych wulkanicznie, gdzie woda przesączająca się przez porowate skały natrafia na żyły magmy. Po podgrzaniu pod dużym ciśnieniem przelatuje ponownie przez pory skał i po wypłukaniu minerałów miesza się z chłodna wodą oceanu. Nagły spadek temperatury powoduje szybkie wytrącanie soli, które przypominają uwalniający się z kominów dym. Kominy wyrzucające wodę bogatą w ciemne siarczki metali nazywane są „czarnymi kominami”, a te uwalniające sole wapnia, baru i krzemu – „białymi kominami”. Wysoka zawartość minerałów sprawiła, że miejsca te są środowiskami bogatymi w bakterie przeprowadzające procesy chemosyntezy. 

Solne jeziora

​W zagłębieniach dna gromadzi się gęsta od wysokiej zawartości soli woda. Jeziora te są cmentarzyskami organizmów żywych. Zawartość soli w nich jest tak wysoka, że wpadające tu zwierzęta bardzo szybko giną, a ich ciała ulegają odwodnieniu i konserwacji. Woda w ich okolicy jest również bogata w metan, który wydzielają rozkładające ciała bakterie. Gaz ten jest następnie wykorzystywany przez żyjące poza solnymi zagłębieniami bakterie metanotroficzne. Te z kolei stanowią źródło pożywienia dla organizmów wyższych.