Ученые обнаружили в Южной Атлантике 31 новый вид

Фото из открытых источников

В ходе двухнедельной экспедиции исследователи обнаружили 31 новый вид в Южной Атлантике – это достижение стало возможным благодаря новым технологиям визуализации, которые позволили им изучать некоторых из самых уязвимых животных океана, не поднимая их на поверхность.

Экспедиция «Проектирование будущего 3» проходила на борту исследовательского судна «Фалкор» Института океанологии Шмидта у берегов Форталезы, Бразилия, с 15 по 30 апреля. Это третья экспедиция из серии, цель которой — продемонстрировать новые и более эффективные способы документирования необычайного разнообразия жизни в океане.

Новые виды, от медуз до амфипод, были обнаружены в крупнейшей и наименее изученной обитаемой экосистеме Земли, известной как срединный слой воды. Это слой воды между освещенной солнцем поверхностью океана и морским дном.

«Крупнейшая на Земле среда обитания, срединная часть океана, населена невероятными животными, которых мы только начинаем понимать», — рассказывает Карен Осборн, главный научный сотрудник экспедиции из Смитсоновского национального музея естественной истории. «Меня по-прежнему восхищает фантастическое разнообразие решений, которые они выработали для выживания в этой суровой среде, и это побуждает меня продолжать задавать вопросы о нашем океане».

Для Какани Катиджи из лаборатории биоинспирации Научно-исследовательского института аквариума Монтерей-Бей именно это ощущение неизвестности делает экспедиции в толщу воды такими захватывающими. «Вы можете отправиться практически в любое место — в прибрежной зоне или далеко от берега — и наткнуться на животное, обитающее в толще воды и неизвестное науке», — сказала она. «Вы постоянно приспосабливаетесь к ситуации – у вас очень мало контроля над происходящим».

Многие из этих животных мягкие и желеобразные, что делает их изучение чрезвычайно сложным. Традиционные методы включают в себя отлов сетями и консервирование в банках, но в результате животные выглядят совсем не так, как в воде. Из-за этого ученым могут потребоваться десятилетия, чтобы идентифицировать и описать новый вид, — сказала Катиджа. 

Однако, используя новые технологии, позволяющие исследователям визуализировать структуру и биомеханику этих хрупких глубоководных животных, пока они еще находятся в своей естественной среде обитания, команда проекта Designing the Future 3 смогла сократить этот срок всего до нескольких дней.

Системы DeepPIV (метод визуализации поля скоростей частиц) и EyeRIS (система дистанционной визуализации) были разработаны лабораторией Bioinspiration Lab и установлены на дистанционно управляемом подводном аппарате экспедиции SuBastian. Обе системы представляют собой неинвазивные инструменты, использующие лазеры для сканирования организмов и построения подробных 3D-моделей.

DeepPIV использует луч лазерного излучения для создания 3D-сканов внутренних структур полупрозрачных мягкотелых организмов, в то время как EyeRIS может сканировать внешнюю структуру как полупрозрачных, так и непрозрачных существ. 

В состав аппарата SuBastian также входила емкость для сбора образцов тканей для секвенирования ДНК и камера Shadowgraph, позволяющая получать изображения мельчайших деталей, невидимых на 3D-сканах.

Среди новых видов, идентифицированных с помощью новых технологий, — амфипод, паутинный червь, девять медуз, семь сифонофоров, семь гребневиков, четыре личинки и два гигантских ризарии. В своем заявлении команда сообщила, что обнаружила гораздо большее разнообразие в толще воды, чем ожидала.

Среди наиболее поразительных находок были семь новых сифонофоров. Это родственники медуз и кораллов, состоящие из независимых единиц, называемых зооидами. Каждый зооид развивается из одной оплодотворенной яйцеклетки, и поэтому, в некотором смысле, каждый из них является отдельным животным. Но они должны объединиться, чтобы образовать функциональные колонии, способные переваривать пищу, размножаться и передвигаться с помощью реактивного движения.

«Наши органы находятся внутри нас — у нас есть печень, селезенка, и все они заключены в нашей коже, поэтому мы считаемся одним организмом», — сказала Катиджа. «Интересно то, что сифонофоры считаются колониями, но у них есть эквивалент органов: единицы, называемые зооидами, которые в процессе эволюции приобрели очень специфические функции в питании, размножении или защите».

Команда также использовала Squid, микроскоп с открытым исходным кодом, разработанный в Стэнфорде, для проведения первой в море трехмерной визуализации внутренних клеточных структур организма. Одним из исследованных животных был крупный одноклеточный микроб, называемый простейшим, и исследователи смогли наблюдать, как его клеточная структура взаимодействует со стеклянным скелетом.

Работа на борту «Фалькора» тоже была разнообразной и постоянно меняющейся, сказала Катиджа. «Именно это делает экспедиции такими интересными, сложными и захватывающими», — сказала она. «Вы постоянно подстраиваетесь под ситуацию — у вас очень мало контроля над происходящим. Вы можете составить план на каждый час, но как только вы окажетесь в открытом море, эти планы чаще всего рушатся. В этом случае это было особенно верно».

Экспедиция сотрудничала с проектом FathomNet, целью которого является создание библиотеки размеченных изображений для обучения искусственного интеллекта распознаванию морских обитателей путем привлечения пользователей к мобильному приложению FathomVerse. Впервые в приложение были включены материалы, полученные в ходе продолжающейся экспедиции, что позволило любому желающему, где бы он ни находился, участвовать в открытиях по мере их совершения. Видео с камер SuBastian также транслировалось в прямом эфире для онлайн-зрителей.