Глибоке море здається віддаленим, але воно тісно пов’язане з прибережним життям. У Південно-Китайському морі поживні води з глибин піднімаються вгору й підтримують рибні запаси, від яких залежать засоби до існування близько 3,7 мільйона людей щороку. На ті ж глибини все активніше дивляться й гірничі компанії, полюючи на поліметалічні конкреції, кобальтовмісні породи та інші родовища корисних копалин, пише ScienceAlert.
Нове дослідження вчених Китайської академії наук показує, що навіть пробний етап глибоководного видобування може швидко порушити роботу мікроорганізмів, які відповідають за кругообіг поживних речовин на дні Південно-Китайського моря. Результати опубліковано в журналі Total Environment Microbiology.
Як проводили випробування на глибині 1300 метрів
У 2020 році під час випробувального видобування на глибині близько 1300 метрів нижче рівня моря збирали кобальтовмісні породи. Як це зазвичай відбувається при глибоководному видобутку, породи спершу дробили на дрібні фрагменти, а потім транспортували на поверхню.
Автори роботи зазначають, що під час цього процесу «було піднято велику кількість осаду та інших частинок», що мало низку прямих і непрямих наслідків для місцевої мікробної екосистеми.
Пілотований апарат паралельно відбирав проби води до початку робіт і під час них — на висоті 0, 30 і 50 метрів над дном у зоні, де працювала гірнича техніка. Дослідників цікавило, як змінюється розподіл неорганічних поживних речовин у придонному шарі води.
За їхніми даними, видобування «суттєво вплинуло на розподіл неорганічних поживних речовин у межах 50 метрів над морським дном» і змінило доступність поживних елементів у придонній товщі води, особливо сполук азоту та силікату.
Що показав аналіз ДНК мікроорганізмів
Щоб зрозуміти, як на ці зміни реагують мікробні спільноти, вчені проаналізували ДНК, зібрану з поверхневих і глибших шарів порід, а також із водних проб. Особливу увагу вони приділили генам, пов’язаним із кругообігом поживних речовин.
Дослідники наголошують, що ці мікроорганізми беруть участь у кругообігу речовин і потоці енергії, підтримуючи динамічну рівновагу морської екосистеми. Однак результати ДНК-аналізу свідчать, що глибоководний видобуток може суттєво порушувати хімічні процеси, які виконують ці мікроби.
У водних пробах, відібраних під час видобування, кількість генів, залучених до перетворення азоту у форми, придатні для використання живими організмами, помітно зменшилася порівняно з пробами, зібраними до початку робіт. Найсильніший ефект зафіксували в зразках, відібраних найближче до дна.
Водночас гени, пов’язані з денітрифікацією — процесом, під час якого мікроорганізми перетворюють азотні сполуки на газоподібні форми азоту, — значно збільшилися як на дні, так і на поверхні порід. Зросла й кількість генів, пов’язаних із дисиміляційним відновленням сульфатів, ще одним анаеробним процесом.
У сукупності ці зміни вказують, що видобування майже миттєво порушило кругообіг поживних речовин у мікробній екосистемі морського дна.
Чому змінився кругообіг азоту
Автори припускають, що пригнічення шляхів фіксації азоту та відновлення нітриту може бути пов’язане зі зростанням каламутності води й інтенсивним осіданням частинок, спричиненими гірничими роботами.
Натомість збільшення кількості генів денітрифікації у воді, за їхньою версією, відображає більш аноксичні (малокисневі) умови. Вони могли виникнути через підвищення вмісту органічної речовини та зниження рівня кисню внаслідок механічного порушення дна.
Дослідники також зауважують, що осадові шлейфи здатні зменшувати проникнення світла, хоча в цьому конкретному випадку сонячне світло все одно не досягає глибин, які вони вивчали.
Обмеження дослідження та економічні сумніви
Одна з головних невизначеностей роботи полягає в тому, що автори не вказали, скільки часу минуло між відбором проб «до» та «під час» видобування. Тож неможливо точно сказати, наскільки швидко відбулися зафіксовані зміни. Самі дослідники описують їх як «короткострокові» на тлі попередніх робіт, які оцінювали потенційні довгострокові наслідки глибоководного видобутку.
Комерційний глибоководний видобуток у повному масштабі ще не стартував, але Міжнародний орган з морського дна вже видав 31 розвідувальну ліцензію, п’ять із яких належать Китаю. У США Національне управління океанічних і атмосферних досліджень розглядає заявку компанії The Metals Company на початок розвідки мінеральних ресурсів у зоні Кларіон–Кліппертон, із відкритою процедурою громадського обговорення.
Тим часом біологи й економісти ставлять під сумнів доцільність такого видобутку. Незалежний економічний аналіз, проведений компанією Koinon Consulting, показав, що галузь може принести інвесторам мільярдні збитки навіть без урахування екологічних наслідків. Директор Koinon Consulting Джонні Вест (Johnny West) в інтерв’ю виданню Oceanographic заявив, що глибоководний видобуток не виглядає привабливою інвестицією через надто низьку віддачу на тлі технічних, операційних, екологічних, цінових, попитових і соціальних ризиків.
Автори нової роботи попереджають, що шкідливий вплив антропогенних порушень на глибоководні екосистеми, навіть у короткі проміжки часу, підкреслює нагальну потребу в подальших дослідженнях наслідків глибоководного видобутку. Їхнє дослідження опубліковане в журналі Total Environment Microbiology.