" Soğuk sızıntı " ve " soğuk sıvı emisyonu " ifadeleri , hidrotermal menfezlerden sıcak sıvı emisyonunun aksine , düşük sıcaklıkta (< 40 ° C ) hidrojen sülfür , metan ve diğer hidrokarbonların kalıcı olarak su altında yayıldığı yerleri ifade eder . . Bu sızıntılar okyanus tabanında veya bazen bir deniz dağının kenarlarında meydana gelir . Bazen bir tuzlu su gölü , çok tuzlu ve çok yoğun ( tuzlu ) sudan oluşan yerel bir birikim (küçük göl) ile ilişkilendirilirler .
Soğuk sızıntı aynı zamanda bu soğuk sıvının çıkışı çevresinde oluşan biyolojik sistemlere ve ekosisteme verilen addır . Bu ekosistemler, aynı zamanda büyük derinliklerde ancak çok sıcak hidrotermal menfezlerde oluşan bir tür siyah sigara içenlere eşdeğerdir.
Soğuk akışkan çıkışları bir ikisi de yaşam ve “aşırı çevre” ekosistem . Onları daha iyi anlamak , yaşamın kökeni veya diğer gezegenlerde yaşam olasılığı hakkındaki bilgileri ilerletebilir . Petrol ve diğer hidrokarbonların toksisitesine en azından bir dereceye kadar dirençli olan ve hatta onu beslemek için dikkate değer bir bozunma yeteneği gösteren türler vardır . Mikrobiyal biyokütlenin bolluğu ve petrol zengini sızıntılar etrafındaki ilişkili mayofauna , bentik besin ağının mikroplar ve mayofauna tarafından güçlü bir şekilde zenginleştirilmesi hipotezini desteklemektedir . Bu türler ve sistemler, toprak iyileştirme uzmanlarının büyük ilgisini çekmektedir .
Ek olarak, metan bazen soğuk sıvılarda bol miktarda bulunur. Ancak metan güçlü bir sera gazıdır ve çevredeki döngüsü, özellikle soğuk okyanus zeminlerinde hapsolmuş metan hidratlardan hala tam olarak anlaşılamamıştır . Soğuk sızıntı bölgelerinden gelen bazı bakteriler bu metanı bozabilir.
Son olarak, genellikle endemik olan ve 1960-1970 yıllarından önce bilim tarafından hala bilinmeyen birçok tür vardır. Bazıları kemotrofiktir (enerjilerini organik maddeden değil, kimyasal reaksiyonlardan alırlar); diğerleri bu kemotrofik türlere bağımlıdır.
Bu habitatlar , özellikle bakteriyel olmak üzere deniz biyoçeşitliliğine katkıda bulunur . Orada bulunan hayvan türleri filogenetik olarak benzerdir ve kaplıcaların çevresinde yaşayanlara fizyolojik ve anatomik olarak oldukça benzerdir.
Ekosistemin orada benzerlikleri vardır, ancak aynı zamanda önemli farklılıklar da ( çevre kimyası , toksisite ve sıvı dinamikleri dahil ), yaşam süresi, bireylerin büyüklüğü veya büyüme oranı açısından çok önemli farklılıklara dönüşüyor gibi görünüyor. Bu parametreler, 1980'lerden beri, özellikle araştırmacılar için oldukça kolay erişilebilen, su kaynakları ve kaplıcalar açısından zengin olan Meksika Körfezi'nde pek çok çalışmanın konusu olmuştur .
Bu sistemler kısmen su altı volkanik bölgelerinde bulunan ve aynı zamanda hidrotermal menfezlerin dumanlarına bağlı benzersiz yaşam biçimlerini barındıran siyah sigara içenlerinkilerle ilgilidir . Onlar gibi, denizin dibinde ve genellikle volkanik, tektonik veya sismik aktivite alanlarında ( Küçük Antiller , Galapagos , vb.) Görünürler . Sualtı " mofettes " su altı yanardağ bölgelerinde ve kaplıcaların bitişiğinde de yer alabilir .
Siyah sigara içenlerin aksine , soğuk sızıntılar , organik olarak zengin tortuların derin, eski bir birikiminin olmasını gerektirir . Basıncın etkisi altında, suda az çok çözünen gazlar ve hidrokarbonlar deniz tabanından suya sızabilir . Bu sızıntı düzenli ve kalıcı ise, bazıları deniz solucanları veya diğer türlerle ortak olan ve karşılığında birçok hayvanı barındıran veya besleyen bakteriyel organizmalar için bir kimyasal enerji kaynağı görevi görebilir.
Bu alanlar jeolojik olarak kararlı olmalıdır , aksi takdirde - Japonya Çukuru'nun veya Barbados Prizmasının aktif kenarlarında olduğu gibi - levha tektoniğinin neden olduğu yitim , organik maddenin yavaş ayrışmasından hidrokarbonların derin göçüne neden olur. Kalıpları (ya da desenler biyocoğrafi dağılım) çalışmaların tabidir. Soğuk su ekosistemlerinin ortaya çıkma koşulları, kıta sahanlıklarının kenarlarındaki belirli noktalarda, örneğin eski büyük haliçlerin akış aşağısında veya askıya alınmış maddenin hızla çökelip birikebileceği büyük koylarda karşılanıyor gibi görünüyor.
Bu türden birkaç alan, uzmanların dikkatini çeker. Amerika'nın kıta kenarlarında , Meksika Körfezi için durum böyledir . Bu bölgede (Körfez'in kuzey ve kuzeybatı, petrol sızıntısının derin bölgelerindeki kıta yamacının kenarında), çalışmalar - 1870'lerden beri - kemotrofik toplulukların çok yaygın olduğunu açıkça göstermiştir; Soğuk su ekosistemlerinin varlığına ilişkin kriterleri karşılayan otuz üç bölgede otuz dokuz derin trol yedeği yapıldı (-180 ila -900 m ; Mississippi Deltası'nın aşağı akışından kuzey Körfez'deki kıta yamacının kenarlarına kadar) ). Kuzey Meksika Körfezi'nin deniz altı yamaçlarındaki yirmi bir bölgeden endosymbiont bakterileriyle yaşadığı bilinen tüp kurtları, midyeler ve / istiridye (canlı veya ölü) çıkarıldı. Bu yirmi bir sitenin on sekizinde tüp kurtları bulundu. Bu yirmi bir sitenin on ikisinde istiridye, beşinde midye bulundu. Bu hayvanların dokularının karbon izotopik analizi, kemosentetik ilişkiyi doğruladı (yirmi bir bölge için). Çekirdek numuneler, bu bölgelerin her biri için gerçek hidrokarbon varlığını göstermiştir. Otuz havuçtan dokuzu gözle görülür şekilde petrolle lekelendi. Yağlı tortunun geri kazanıldığı alanlardan alınan trol örneklerinin tümü, soğuk sızıntılarla ilişkili en az bir kemosentetik organizma türü içeriyordu ve bunlar, endosmbiyont içeren hayvanların en bol yakalanmasını temsil ediyordu.
Afrika kıtasının kenarlarında, Gine Körfezi benzer nedenlerle uzmanları ilgilendiriyor.
Eski denizaltı kraterlerinin, okyanus yarıklarının , yüksek tektonik aktiviteye sahip alanların veya hidrokarbon bakımından zengin alanların deniz tabanından veya yarıklarından yükselen gaz kabarcıkları (muhtemelen çoğu tür için toksik ) ortaya çıkar . Bu dumanların çok toksik olduğu kanıtlanırsa (çok yüksek seviyelerde kükürt veya karbondioksit ile birlikte ), " okyanusal fumarole " çevresinde küçük balıklar veya boğulmuş ölü karidesler bulmak alışılmadık bir durum değildir . Aksine, eğer bu sızıntılar esas olarak metan gibi hidrokarbonlar salgılarsa (örneğin Meksika Körfezi'nde 3.000 metreden fazla derinlikte) midye, yumuşak mercanlar , giysiler , yengeçler , zoarcidaes ile bol miktarda su altı yaşamına izin verebilirler . ... metanotrofik bakterilere bağlı.
Zamanla, soğuk sular, özellikle metan, bakteriyel yaşam (özellikle metanotrof) ve deniz suyu arasındaki kimyasal etkileşimler nedeniyle, karbonat kaya oluşumları ve gerçek derin resifler oluşturarak benzersiz bir mikrotopografi geliştirir . Bir kalsiyum karbonat hidrat olan ikait , soğuk sızıntılardan metanın oksidasyonu ile ilişkili olabilir .
Yeterince dayanıklıysa, her soğuk su sızıntısının üzerine geniş bir heterotrofik tür topluluğu oluşur. Bu topluluklar iki tür türe ev sahipliği yapar:
Baskın hayvan türleri her zaman aynı değildir. MacDonald vd. (1990), egemenlik altında olup olmadıklarına bağlı olarak dört ana topluluk türünü tanımlamıştır:
Biyofilm bakteriler bugüne kadar ziyaret tüm sitelerde mevcuttur.
Mevcut bakteriyel ve fauna dernekler ısı alıcı ve substratın geobiological ve kimyasal özelliklerine göre boyutu, yaşı, montaj açısından belirgin özelliklere sahip bir şekilde toplulukları eğilimindedir, ve bir dereceye kadar, fauna göre yöntem. Heterotroftan veya detritivore bu toplulukla ilişkilendiren ve çoğaltan.
Bu türlerin tümü hala tam olarak anlaşılamamıştır ve Meksika Körfezi'ndeki bu soğuk su topluluklarında bulunanların çoğu bilimde yeniydi ve tanımlanmamış türler olarak kaldılar .
Bazen dev gibi birkaç bin bireyden oluşan kümeler oluşturan bunlar en görünür organizmalardır. Soğuk suların etrafında oluşan topluluklarda önemli bir rol oynuyor gibi görünüyorlar. Solucan "kümeleri", yüzden fazla başka türe ev sahipliği yapar.
Büyüme ve yaşSoğuk su kaynaklarının çevresinde, tüp kurtlarının büyümesi, kaplıcaların etrafındakinden çok daha yavaştır. Ancak orada çok daha yaşlı yaşıyorlar ve bazen üç katına kadar büyüyorlar:
On üç gözlem etiketlenmiş ve ölçülen tuberiform solucanlar 9.6 maksimum büyümeye bir yıl üzerinde bir büyüme kadar (çok çeşitlilik cm / yıl a la- mellibranş bireyin (MacDonald, 2002). 2.19 edildi cm / yıl için Escarpia türleri ve 2.92 cm / yıl Lamellibrachids için. onların büyümesi belirgin yavaş kendi "kuzenler" daha olduğunu hidrotermal ağızlar , ancak iki Lamellibrachia bulunmuştur. üç kat daha uzun şimdiye kadar bulunan en büyük numune daha hidrotermal topluluklarda (çalışmanın anda). birkaç numuneleri 3 metreden uzun olan Lamellibrachia türleri çeşitli vesilelerle toplanmıştır ve olası yaşları tahmin edilmektedir, 400 yaşın üzerindedir.
ÜremeDerinlerde ve soğuk suda yaşayan bilinen tüm türlerde olduğu gibi büyümeleri yavaştır ve üremeleri geçtir. Bu solucanlar ayrıca mevsimsel olmayan üremeye sahiptir. Ek olarak, işe alım (yani koloniye yeni bireylerin gelişi) de rastgele veya epizodik gibi görünmektedir.
Bu ayetler cinsiyetlendirilmiştir. Biyolojik bir merakı yakın zamanda (dev tubeworm keşfedildi yaklaşık 50 cm çoğunlukla, ancak 2'den fazla ulaşmak mümkün m uzunluğunda ve sonra 200'den fazla yıldır yaşadığı) türleri arasında Lamellibrachia luymesi (Toprak ve der van tarafından tarif Norrevang, 1975). Meksika Körfezi'nin kuzeyindeki Louisiana'nın derin sularında bulunan bu tür , 400 ila 700 m arasındaki derinliklerde, soğuk metan zengini suların yakınında yaşayan Siboglinidae familyasına ait, iz bırakan bir polikaettir . Besinlerini bakterilerdeki kükürdü oksitleyen kemosentetik simbiyont bakteri florasından alan ağız, anüs ve bağırsaklardan yoksundur.
İşin garibi, bu dev solucan 1963'te Vokes tarafından tanımlanan Acesta bullisi türünden dev bir midye ile fiziksel olarak ilişkili bulundu . Dişi dev solucanların yumurtlamasının aslında ortaya çıkan bu büyük kabuk tarafından yönlendirildiği ortaya çıktı. yıl boyunca yumurta bırakan bu dev solucanların (yetişkinlikte) "oositler" ile (erkek ve dişi DNA'nın birleşmesinden önceki aşamada) beslenmek. Dev solucanın üremesinin, bu büyük çift kabuklu (yetişkin boyutu yaklaşık 11 cm olan ) ile yakın ve benzersiz bir ilişki içinde çalıştığı görülmektedir .
Bu tür dev midye , özel bir organ vasıtasıyla Lamellibrachia luymesi solucanının tüpünün ön açıklığına kalıcı olarak bağlı yaşar ( fotoğraflara bakın ). Of izotop analizleri bize yol o (yumurta periyodik salınımını beslemeleri inanmak oophagy tüp solucanları) kadın. Çift kabuklular ve tüp solucanlar arasındaki bu ilişki yanlışlıkla 1984 yılında keşfedildi (Boland, 1986) ve hemen anlaşılamadı. Bulunan Acesta bivalvenin hemen hemen tüm olgun bireyleri dişi tüp solucanlarıyla ilişkiliydi ve erkek solucanlarla ilişkili değildi ve erkek solucanlarla bulunan birkaç kişinin boyutu daha küçüktü. Bu ipucu ve Järnegren ve ekibi (2005) tarafından yapılan diğer koleksiyonlar, bu iki türün bir arada var olmasının bu gizemini çözmüş gibi görünüyor. Bunun, kemotrofik olmayan ve simbiyotik bir bakteri birlikteliğine sahip görünmeyen ve böylece beslenmenin sürdürülebilir bir yolunu bulan yalnızca çift kabukluya fayda sağlayan bir parazitizm biçimi olup olmadığı veya gerçek bir bu iki tür arasındaki kalıcı etkileşim ilişkisi .
Soğuk sızıntı bölgelerinde yaşayan metanotrofik midyelerin büyüme hızı 1990'larda incelenmiştir. Bu ortalama olarak kıyı ortamında benzer sıcaklıklarda yetişen midyelerinkilerle karşılaştırılabilir, ancak Fisher yavru midyelerin ilk başta petrol üzerinde çok hızlı büyüdüğünü göstermiştir. sızıntı siteleri, ancak daha sonra büyümeleri önemli ölçüde yavaşladı.
Hem bireyler hem de topluluklar çok uzun bir yaşam süresiyle karakterize ediliyor gibi görünüyor. Bu metana bağımlı kalıpların çok katı kimyasal gereksinimleri vardır. Bu, onları en aktif sızıntı bölgeleri ile sınırlandırır (Meksika Körfezi'nin incelenen bölgelerinde, ancak gençken hızlı büyüme hızları sayesinde, rahatsız edilmiş alanların yeniden kolonizasyonu veya yeni bir sızıntı kaynağının kolonizasyonu nispeten gerçekleşebilir. midye midyelerini sabitlemek için sert bir alt tabakaya ihtiyaç duydukları gösterilmiştir, bu nedenle uygun destek ( yapay resif ilkesi ) sağlanırsa sayıları artabilir (Fisher 1995).
Her zaman iki tür midye okulları veya yataklarıyla ilişkili olarak bulunur; bir gastropod ( Bathynerita naticoidea ve Alvinocarididae ailesinden küçük bir karides ; bu, olası bir simbiyotik veya kalıcı etkileşim ilişkisini (teyit edilecek) ve bu endemik türlerin mükemmel biyolojik dağılım kapasitelerine sahip olduğunu ve çok çeşitli ekolojik koşulları tolere edebildiğini gösterir (MacDonald , 2002).
Biyokütleler 10 ila 70 kg / m arasında değişir 2 den tuz çözeltisi ve soğuk sıvılar ve hidrokarbonların sızıntıları ıslak ağırlık Oregon ve Japonya , Laurentians aralığında, Barbados ve Louisiana.
Asit çözünmesi, kaplıcaların etrafındaki karbon döngüsünü karmaşıklaştırır : Ölü çift kabuklu kabuklardan karbonatların çözünme hızı, bir kaplıcanın yakınında (sülfürik asit, karbonik asit, vb.) 100 kat artırılabilir. Bu fenomen, soğuk sularda ve özellikle istiridye için çok daha az önemli görünüyor.
Midye yataklarının aksine, kemosentetik istiridye yatakları , yeni yaşayan bireyler eklenmeden görsel ve fiziksel olarak uzun süre dayanabilir (düşük çözünme oranları ve düşük sedimantasyon oranları nedeniyle). Çoğu deniz tarağı yatak (1995) Powell tarafından incelenen inaktif olduğunu ve karşılaşılan sadece nadir yaşam bireyler vardı. Powell, 50 yıl içinde yerel yok oluşların ve yeniden kolonileşmenin kademeli ve son derece nadir olması gerektiğini tahmin etti. Ancak, bu çok aktif olmayan yatakların aksine, Meksika Körfezi'nin merkezinde birçok canlı ve aktif istiridyeden oluşan ilk aktif bir topluluk keşfedildi. Yaşam süresi, ölüm oranı, ölü bireylerin yaşayan bireylere oranı vb. Hipotezlerini geliştirmek için kullanılan bu topluluktan elde edilen görüntüler ve verilerdir. ve uzamsal modellerin erken modelleri (Rosman ve diğerleri, 1987a).
Büyük bir biyofilm olarak gelişirler , genellikle filamentli ve bazen kalın, petrol veya doğal gazın tortuya süzüldüğü yerlerde. Bu bakteriyel biyofilmler tortunun yüzeyini kaplar ve bazen dikeye yakın yapılar. Serbest bakteri ayrıca ortamda veya tortuda asılı halde bulunabilir.
Biyofilmler, petrol zengini tüm sızıntı bölgelerinde bulundu. Bu bakteriler , bir enerji kaynağı olarak sülfitlere ve metana erişim için büyük fauna ile rekabet edebilir , ancak her durumda bu ekosistemlerin genel üretimine önemli ölçüde katkıda bulunurlar (MacDonald, 1998b).
Tersine, turuncu matlar, zayıf bir şekilde tanımlanmış ancak kemosentetik olmayan bir metabolizmaya sahip bakteriler tarafından üretiliyor gibi görünmektedir (MacDonald, 1998b).
En görünür bakteri matları, tortu veya biyojenik substrat ile soğuk sızıntıdan kaynaklanan sudaki oksijenle kimyasal indirgeme bölgesi arasındaki arayüzde oluşturulur. Bu, çözünmüş metan ve diğer hidrokarbonların salındığı alandır, ancak organizmaların bu hidrokarbonları doğrudan kullanabileceğine dair çok az kanıt vardır.
Beggiatoa hücrelerinde elemental sülfür granülleri ( SO ) gözlenir ve bakteriyel biyofilmler ve matlar çok yüksek seviyelerde elemental sülfür içerir (193.940 ppm'ye kadar ). Beggiatoa'nın eti izotopik olarak karbon 13'te tükenmiştir (δ13C = -27.9 ‰ PDB). Jeokimyasal veriler, Beggiatoa türlerinin soğuk su birikintilerinde yaşayan karmaşık bir bakteri topluluğunun parçası olduğunu göstermektedir.
H 2 S, tortular anoksik olduğunda hidrokarbonların bakteriler tarafından oksidasyonuna eşlik eden bir fenomen olan, sülfatların bakteriler tarafından indirgenmesinden gelir . Kemotrofik bakteri topluluğu bu H 2 S'yi okside eder ve bakteriler tarafından hidrokarbonların oksidasyonundan kaynaklanan CO 2'den kaynaklanan izotopik olarak izlenebilir bir karbonu sabitler .
Halı Beggiatoa fiziksel olarak da tortu H diğer bakteri üretimi arttırabilmektedir bir işlev sıvıları tutarak su sütunu hidrokarbonların gecikmeli difüzyon gibi 2 S ve CO 2 Beggiatoa gerekli.
Yağlı sızıntılar ( Isla Vista ) üzerinde yapılan araştırmalar, meiofauna'nın ve özellikle nematodların , bakteri biyokütlesini bentik besin ağı için daha kolay erişilebilir hale getirerek bu ekosistemlerin trofik zenginleşmesinde önemli bir rol oynayabileceğini ileri sürdü . Bu hipotez, meiofauna bolluğunun ve bulunan bakteri pigmentlerinin ( Isla Vista'nın aynı bölgesinde yağlı sızıntıyla beslenen bakterilerin halısının içinde ve dışında) ortak bir analizi ile desteklendi .
İpliksi bakteri matından alınan havuçlar, yüksek hidrokarbon içeriğini (% 50'ye kadar ham yağ) doğruladı. Meiofauna 9 x 1 ila 10 arasında bir ortalama ile, ve bakteriyel mat dış da bol 6 metre kare başına kişiler. Bununla birlikte, mayofauna topluluklarının yapısı, bakteriyel matın içinde ve dışında çok güçlü bir şekilde değişir. Örneğin, Harpacticoids , paspasların dışındaki faunanın% 19'unu oluşturuyordu, ancak iç kısımda sadece% 1'i vardı. Pigment konsantrasyonları halıların içinde ve dışında karşılaştırılabilir düzeydeydi. Her iki durumda da, phaeophytin baskın olarak pigment (120 mg / m ve 2 ), önde klorofil (29.8 mg / m 2 ). İki pigment arasındaki fark, bakteriyel matın mikroalglerinde ve meiofaunasında, ikincisinin dışından çok daha fazlaydı, bu da bakteriyel matların, onu çevreleyenlerden daha heterojen bir ortam oluşturduğunu gösteriyor.
Carney, 1993 yılında ilk kez, bu tür sistemlerde, avcıların veya kronik rahatsızlıkların devam ettireceği bir dengesizliğin, yırtıcıların yerel bir midye okulunun tüm popülasyonunu oldukça hızlı bir şekilde yok etmesine yol açabileceğini veya yapması gerektiğini bildirdi. avcıları destekleyen çok dağınık işe alım kalıpları). Uçsuz bucaksız ölü istiridye kabuğu alanları, en azından bu türler için bunu önerebilir.
Ancak bu sistemlerin jeolojik yaşı fosillerle kanıtlanmıştır . Ayrıca bazı midyelerin kanonik yaşı ve özellikle bazı tüp solucanların ulaştığı dönem (yaklaşık 400 yıl), bu toplulukların çok uzun sürdüğünü göstermektedir.
Soğuk sızıntı sistemlerinin yırtıcı deniz tabanı faunasıyla karmaşık şekillerde etkileşime girdiği açıktır, ancak bu topluluklar üzerindeki ve içindeki avlanmanın etkileri hala tam olarak anlaşılamamıştır (MacDonald 2002).
Bazı araştırmacılar, derin deniz yırtıcılarının neden bu vahaları kendilerini daha kolay beslemek için daha fazla kullanmadıklarını veya görünüşe göre onlara aşırı değer vermediklerini merak ediyorlar.
Aslında, izotopik analizler böyle bir kabuklular olarak o ilişkili ve ara tüketicileri göstermek Galatheidae ailesinin ve gastropodlar Neritidae ailesi hem de çevreden, açılma çatlağının gelen gıda oluşan bir diyet var. Bazı bölgelerde, yalnızca veya büyük ölçüde sızıntıdan beslenmeleri beklenen endemik omurgasızlar, yine de besin kaynaklarının yaklaşık yarısını arka plandaki deniz ortamından elde ettiler. Derinlerde salınan metanın, parçalanamayan toksik moleküllerle ( bakterilerin daha da toksik olan metil cıva dönüştüğü cıva dahil) ilişkili olabileceği de gösterilmiştir . Belki de metan ve sızıntılardan gelen kükürt ile yaşayan hayvanlar daha az lezzetlidir ve avcıların da hayatta kalmak için daha temiz yiyecekler bulması gerekir , bu da bu ekosistemlerin neden yağmalanmadığını açıklar. Devam eden çalışmalar özellikle bu yönlere odaklanmaktadır.