Черные курильщики — это гидротермальные источники воды на дне океанов. Глубина их залегания — от двух до пяти тысяч метров. На дне океана в рифтовых долинах срединных океанических хребтов сквозь толщу коры вырываются под давлением струи очень горячей воды. Это та вода, которая по трещинам проникла в океаническую литосферу и там разогрелась за счёт вулканического тепла до 300–400 градусов. По пути в ней растворилось много сероводорода, сульфидов и оксидов металлов, твёрдые частицы которых, выпадая при охлаждении воды, придают ей черную окраску. Поэтому вырывающиеся из литосферы струи воды напоминают клубы чёрного дыма, за что они и получили своё название. Постепенно в процессе охлаждения твёрдые частицы оседают и формируют вокруг водяных фонтанов конические трубы. Их высота достигает нескольких десятков метров. Пейзаж напоминает огромную фабрику на дне океана, из многочисленных труб которой валит чёрный дым.
Серьезные исследования чёрных курильщиков стали возможны только после создания специальных глубоководных управляемых аппаратов. Миниатюрные подводные лодки позволили исследователям погружаться на глубины в несколько тысяч метров, своими глазами видеть дно и собирать образцы грунта с помощью механических манипуляторов. И тут океанологов ждал сюрприз — в рифтовых зонах на огромной глубине были найдены настоящие оазисы с богатой фауной. Обычно на больших океанских глубинах, куда никогда не проникает солнечный свет, численность и биомасса животных очень малы. А рифтовые зоны с их горячими вулканическими газами и высокими концентрациями ядовитых химических соединений тем более, как казалось, должны быть долинами смерти среди и так не слишком богатых жизнью морских глубин. Однако первые же фотографии, сделанные исследователями через иллюминаторы подводных аппаратов, показали колоссальное обилие живых существ вокруг курильщиков. Все вместе они образуют вокруг курильщика целостную иерархическую экосистему, в которой различные виды животных связаны между собой питательной цепочкой. В самой верхней части дымохода курильщика температура равна примерно 350–200 градусов. Там практически никто не живёт.
Пониже, где стенки трубы имеют толщину 4–6 см, а температура равна 100–120 градусам, живут бактерии. Сплетения миллиардов бактериальных клеток, способных, как ни странно, выживать при столь высоких температурах, образуют так называемые маты или подушки площадью до нескольких квадратных метров и толщиной в несколько сантиметров.
Ниже, при температуре 50–80 градусов, бактерии вытесняются помпейскими червями. Это единственные животные на Земле, способные выживать при таких высоких температурах. Тело червя находится в трубке и имеет длину около 12 сантиметров. Они окрашены в ярко-красный цвет, что обусловлено чрезмерно высоким содержанием гемоглобина в их крови. Ученые назвали их помпейскими червями потому, что они, как и жители древних Помпеев в Италии, живут на краю вулкана, который может в любое мгновение погубить их. Сверху на них постоянно сыпется «пепел» курильщика. А между помпейскими червями ползают мелкие кольчатые черви, которые выискивают покинутые хозяевами пустые трубки, чтобы поселиться в них.
Помпейский червь.
Ещё ниже, в отдалении от устья курильщика, там, где температура опускается ниже 40 градусов, видны сплетения белых трубок гигантских (до 2,5 м) червей с ярко-алыми щупальцами. Эти черви живут в хитиновых или белковых трубках, которые нижней частью прикреплены к поверхности трубы курильщика. Их алые щупальца, наполненные кровью, висят сверху наподобие бороды. Отсюда и название такого типа червей: погонофоры — несущие бороду. А открытую на чёрных курильщиках разновидность погонофор назвали вестиментиферами.
Вестиментиферы.
Далее пространство вокруг трубы курильщика на несколько десятков метров заселено огромными двустворчатыми моллюсками длиной 30–40 сантиметров. Между моллюсками и в зарослях трубок ползают тысячи белых крабов и слепых раков, миллионы креветок и т. д.
Гигантские двустворчатые моллюски.
На вершине экологической пирамиды курильщиков находятся хищники — глубоководные осминоги и хищные рыбы термарцесы (адские церберы). Медленно и уверенно плавают они вокруг в поисках крабов или креветок на обед.
Термарцес Цербер (адский цербер).
Красота и богатство сообществ черных курильщиков, резко контрастирующие с бедным и однообразным населением ложа океана, так поразили исследователей, что некоторые из гидротермальных оазисов называются в научной литературе весьма поэтично: «Райский сад», «Розовый сад» и т. п. Но возникает вопрос: каким образом поддерживается жизнь в этих райских садах, куда не проникает солнечный свет и которые полны ядовитых с нашей точки зрения веществ? Это сероводород, сульфиды тяжёлых металлов, углекислый газ и т. д. Их концентрация в водах курильщика превышает концентрацию в обычной морской воде в сотни миллионов раз. Для наземных организмов и тех, что живут в океане в поверхностном слое, это было бы смертельно. А животные курильщиков спокойно выживают в такой среде. Добавим к этому высокие температуры и сверхвысокие давления, царящие на глубине океана. Сейчас учёные уже знают ответ на этот вопрос.
Оказалось, что основой жизни в курильщиках являются бактерии. Эти бактерии не совсем обычные. Сами они живут за счёт того, что поглощают из воды сероводород и перерабатывают его химическим путём. Эти химические реакции идут с выделением энергии подобно тому, как при горении топлива выделяется тепло. Дальше с помощью этой энергии бактерии синтезируют из углекислого газа и воды питательные органические вещества, подобно тому, как это делают растения в наземных сообществах. Только растения используют для этого не химическую энергию, а лучистую энергию солнца. Процесс образования питательных органических веществ в зелёных частях растений из углекислого газа и воды с помощью солнечной энергии называется фотосинтезом. В отличие от этого, способ синтеза питательных органических веществ бактериями за счёт энергии химических реакций получил название хемосинтез. Эти питательные вещества в первую очередь поддерживают жизнь самих бактерий. Затем бактериями питаются другие, более крупные и высокоорганизованные члены сообщества.
Всего открыто около 500 различных видов животных, и для 80 % из них нет аналогов на поверхности океана. Важным также оказался тот факт, что, возможно, именно в зоне таких вот курильщиков когда-то давным-давно и зародилась жизнь. А это, в свою очередь, позволяет предположить, что наличие подобных образований на других планетах может сигнализировать о наличии на них жизни.
