由於光照限制了藻類的生產力,很少有食物到達永久冰雪覆蓋的北冰洋下面的深處。然而科學家們現在發現,在已滅絕的水下火山的山峰上有一個極為豐富和密集的生態系統,他們已經在《Nature Communications》上發表了這一發現。
探險隊首席科學家、馬克斯-普朗克海洋微生物研究所深海生態和技術研究組組長、亥姆霍茲極地和海洋研究中心阿爾弗雷德-魏格納研究所所長Antje Boetius報告稱:「在蘭塞斯海脊的死火山海山頂上,我們發現了巨大的海綿花園,但不知道它們在吃什麼。」通過利用這次任務的樣本,這項研究的論文第一作者、不萊梅馬克斯-普朗克海洋微生物研究所的海綿專家Teresa Morganti得以確定海綿如何適應最缺乏營養的環境。Morganti指出:「我們的分析顯示,海綿有微生物共生體,其能利用舊的有機物。這使它們能以以前的、現在已經滅絕的海山居民的殘餘物為食,如由蛋白質和甲殼素組成的蠕蟲管以及其他被困的碎屑。」
海綿被認為是最基礎的動物生命形式之一。然而它們在所有的海洋中都非常成功且數量很多,從淺水的熱帶珊瑚礁到北極的深海。許多海綿在共生關係中容納了一個複雜的微生物群落,它們通過生產抗生素、轉移營養物質和處理排泄物,這些為海綿的健康和營養做出了貢獻。這種模式也適用於Geodia-海綿,它們在北極海山的社區中占主導地位。海綿及其相關微生物的統一體被稱為海綿全功能體。Teresa Morganti與烏特勒支大學的專家Anna de Kluijver及Alfred Wegener研究所的Gesine Mollenhauer實驗室通過合作確定了海綿的食物來源、生長及年齡。他們了解到,數千年前,從海底內部滲出的物質支撐著一個豐富的生態系統,其成為了各種動物的家。當它們滅亡時,它們的殘餘物仍然存在,現在這些則就構成了這個意外的海綿花園的基礎。
來自基爾的GEOMAR亥姆霍茲海洋研究中心的Ute Hentschel指出:「這些微生物擁有適合這種生境的工具箱。這些微生物具有消化難降解顆粒物和溶解有機物的基因,另外還將其作為碳和氮的來源以及那裡可利用的一些化學能源。」
科學家們還指出,這些海綿還是生態系統的工程師。它們產生的孢子形成一個可讓他們在上面爬行的墊子。這可能會進一步促進顆粒和生物物質的局部沈降。海綿全功能體可以利用這些碎屑物質創造出它們自己的食物陷阱。
Langseth Ridge是離北極不遠的一個水下山脈,位於永久冰雪覆蓋的水面之下。在那裡,海綿生物量與營養輸入量大得多的較淺的海綿地的生物量相當。「這是一個獨特的生態系統。我們以前從未在中北極高緯度地區見過這樣的東西。在研究區域,上層水的初級生產力提供了海綿的碳需求的不到百分之一。因此,這個海綿花園可能是一個短暫的生態系統,但它的物種很豐富,包括軟珊瑚,」Antje Boetius說道。
北極是受氣候變化影響最大的地區之一。Morganti強調稱:「在我們的研究之前,還沒有在北極中部高地發現類似的海綿地,鑑於觀察和取樣這種冰雪覆蓋的深海生態系統的困難,這個冰雪覆蓋的海洋區域仍沒有得到充分研究。」Boetius總結道:「隨著海冰覆蓋率的迅速下降和海洋環境的變化,更好地了解熱點生態系統對於保護和管理這些處於壓力之下的北極海域的獨特多樣性至關重要。」