Океанологи сосчитали морских биолюминесцентов

Понимание того, как проникновение солнечного света связано распределением морских сообществ, важно для изучения их эволюции и оценки биомассы океана. Известно, что в дисфотической (80–1000 метров), афотической (более 1000 метров) и даже фотической (20–200 метров) — в ночное время — зонах морские организмы пребывают в сумеречном освещении или полной темноте, что предполагает наличие у них компенсаторных стратегий выживания. Наиболее важной из них является биолюминесценция, причем, в отличие от, например, флуоресценции, она носит активный характер и используется для внутри- и межвидовой коммуникации. Тем не менее, число биолюминесцентных морских организмов остается неясным. Современные представления об этом основаны на каталоге 1987 года, новые редакции которого выпускались в 1999 и 2010 годах.

Чтобы оценить количество биолюминесцентных организмов и их распределение в зависимости от глубины, американские океанологи провели анализ 350 536 видеозаписей, сделанных тремя телеуправляемыми подводными аппаратами (ROVs) в 1999–2016 годах. За 17 лет аппараты совершили 240 погружений в акватории Калифорнии, включая каньон Монтерей и абиссальную равнину, на глубины до 3900 метров. Анализ файлов эксперты проводили, в полуавтоматическом режиме аннотируя встречающиеся филогении с помощью системы Video Annotation Reference System (VARS). Всего команда описала 533 организма, которые были отнесены к 13 таксономическим категориям уровня вида и выше. Одна группа, немертины (Nemertea), была исключена из рассмотрения из-за недостатка данных (около 0,1 процента от выборки). Доля других групп составила от 0,2 до 17,9 процента.

Результаты показали, что биолюминесцентные и вероятно биолюминесцентные организмы были доминирующей группой во всех зонах океана: их доля достигала 48–77 процентов. При исключении из выборки неустановленных организмов показатель встречаемости составил 76 процентов для способных к биолюминесценции организмов и 24 процента — для неспособных соответственно. Ряд таксонов при этом включал большее количество первых. Так, чаще других (в 92,2 процентах случаев) биолюминесценция наблюдалась среди полихет Poeobius meseres, особенно на больших глубинах (до 1800 метров). К другим биолюминесцентно-доминантным группам авторы отнесли оболочников Appendicularia (94,2 процента), гребневиков (Ctenophora) — 91,8 процента, а также всех стрекающих (Сnidarians) — от 97,6 до 100 процентов.

Наименьшую способность к биолюминесценции показали сальпы (Thaliacea), крылоногие (Pteropoda) и щетинкочелюстные (Chaetognatha). Примечательно, что самые противоречивые данные оказались связаны с оболочниками, в частности Thaliacea и Appendicularia, — частота признака варьировалась в их случае от 2,4 до 94,2 процента. Для рыб и ракообразных большая часть наблюдений оказалась недоступна для интерпретации, предположительно, доля биолюминесцентных организмов среди них может составлять около 15 процентов. В зависимости от глубины ученые также выделили «этажи» с доминирующими биолюминесцентными организмами: на глубине до 500 метров преобладающими оказались сифонофоры (Siphonophora), 500–1500 метров — гидроидные (Hydromedusae), 1500–2250 метров — полихеты, от 2250 метров — Appendicularia.

Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Ранее эволюционные биологи выяснили, что гребневики являются самой ранней ветвью многоклеточных животных. Установить это позволил новый статистический метод для уточнения филогенетического статуса живых организмов.