Путешествие Колдуна II. Экспедиция, которая раскрыла секреты микробиома океана - J. Craig Venter
В течение нескольких месяцев Крейг и команда из JCVI готовились к экспедиции II, как обычно, занимаясь организацией поставок, ремонтом и получением разрешений на отбор проб из более чем пятнадцати стран. Они также наладили сотрудничество с десятками ученых и тринадцатью исследовательскими институтами, включая Национальный автономный университет Мехико, Смитсоновский институт тропических исследований в Панаме, Университет Азорских островов, Плимутскую морскую лабораторию в Великобритании, Институт морской микробиологии имени Планка, Стокгольмский университет и другие.
"Команда отправилась в плавание при ясном солнечном небе и прохладном бризе, несмотря на сообщения о возможном шторме в море", - сообщается в блоге JCVI, который теперь опубликован в Интернете. Записи об этой части плавания были написаны микробиологом JCVI Джеффом Маккуэйдом. Он временно взял на себя роль Хоффмана, который руководил отбором проб с заднего борта Sorcerer II, пока Хоффман работал над другими проектами.
"Уже через несколько часов после отправления мы брали пробы воды у островов Коронадо вблизи границы США и Мексики и составляли график отбора проб на следующие несколько дней", - пишет Маккуэйд. Это был первый участок воды, где ученые собирали морскую воду, богатую фитопланктоном, ориентируясь на спутниковые снимки, на которых были видны характерные признаки цветения фитопланктона в океане, особенно у рек и городов, где воды богаты питательными веществами, такими как азот, образующийся в результате загрязнения и стоков.
В основном спутниковые изображения, мелькавшие на мониторах в лаборатории и главном салоне корабля в тот день, были получены со спутника Sea-WiFS, глобального орбитального аппарата НАСА, отслеживающего содержание хлорофилла в океане. Хлорофилл - это пигмент, содержащийся в фитопланктоне (а также в растениях) и необходимый для фотосинтеза. Именно его зеленый, чернильный цвет вы видите с борта судна, когда богатый хлорофиллом фитопланктон собирается в густые заросли. Из космоса датчики SeaWiFS могут обнаружить цветение фитопланктона в мельчайших деталях и передать данные на компьютеры НАСА, которые, в свою очередь, преобразуют их в изображения цветения разных цветов, указывающие на различную плотность хлорофилла и, следовательно, всего фитопланктона в той или иной области.
Затем эти цветные карты были наложены на карты территории, в данном случае Бахи и западного побережья Мексики, где фиолетовым и светло-голубым цветом были отмечены места минимального цветения водорослей в открытом море, а зеленым, желтым и красным - места более густого цветения водорослей вблизи прибрежных городов и мест активной деятельности человека. Некоторые из этих цветений были настолько значительными и устойчивыми, что ученые дали им названия.
"Цветение Ильзы Седрос находится на полпути вниз по полуострову Баха с западной стороны", - сообщал журнал Sorcerer II, указывая на остров на карте монитора, который был окружен красными пятнами, свидетельствующими о густом цветении водорослей. Другие мега-цветы были видны на спутниковых снимках в районе Кабо Корриентес и к югу от Пуэрто-Вальярты. "Наши спутниковые данные указывают на большое цветение, простирающееся на 25 миль от побережья", - говорилось в сообщении, где речь шла об участке моря у центральной и южной Мексики, куда Sorcerer II отправится в течение следующих нескольких дней. "Когда мы входим в зону цветения, вода становится насыщенно-зеленой, и в этом районе кормится множество рыб".
Через несколько часов после отплытия из Сан-Диего "Sorcerer II" попал в сильный ветер и бурное море, что в итоге вызвало слишком сильное волнение для взятия дальнейших проб. "Ветер значительно усилился за последние 36 часов, - сообщал Маккуэйд в бортовом журнале, - и сегодня он дует в диапазоне от 25 до 30 узлов, что меньше штормового, но все же слишком сильно, чтобы безопасно разместить наши приборы. Мы проплываем мимо цветения планктона у острова Седрос, не останавливаясь, но вы можете видеть блеск биолюминесцентного планктона, когда "Колдун" пробирается сквозь ночь".
К 26 марта ветер утих. "Отбор проб сегодня начнется еще до восхода солнца, когда мы прибудем в Пуэрто-Вальярта", - написал Маккуэйд. "Совместно с нашими мексиканскими коллегами мы изучаем влияние развития прибрежных районов, в частности интенсивного туризма, на морскую микробиоту, поэтому берем пробы поверхностных вод в заливе Бандерас и покидаем гавань с восходом солнца".
Позже в тот же день команда взяла пробу к югу от Пуэрто-Валь-Ларта, в центре цветения длиной двадцать пять миль. "Когда мы входим в зону цветения, вода снова становится насыщенно-зеленой, - написал Маккуэйд в блоге JCVI, - и в этом районе кормится множество рыб. Условия для отбора проб идеальны: яркое солнце, легкий ветер, умеренное волнение. Мы устанавливаем большую планктонную сеть, которая быстро заполняется водорослями и зоопланктоном". Последний термин относится к микробам, которые являются эукариотами, с теми же основными типами клеток, что и у человека.
"Из кормовой кабины мы развернули CTD, оснащенный шлангом для забора проб", - продолжил Маккуэйд, пояснив, что "стандартный CTD измеряет электропроводность, температуру и глубину: наш прибор также содержал зонд pH и флуорометр для измерения концентрации хлорофилла". Это устройство было новым дополнением со времен глобальной экспедиции. "По мере того как мы опускаем CTD через толщу воды, мы создаем профиль океана в Кабо Кор-риентес на глубине до 40 метров".
Приборы выявили слой воды на глубине около восьми метров, где фитопланктон был наиболее густым, а уровень кислорода - самым высоким. Ученые надеются, что отбор проб в этих слоях позволит им обнаружить еще не описанные микроорганизмы, которые помогут объяснить взаимосвязь между фотосинтезом и дыханием в океане, а также то, как именно работают "легкие" нашей планеты.
Путешествие продолжилось по перешейку до Акапулько, а затем до Техуантепекского залива на юге Мексики.
Достигнув Гватемалы, Сальвадора, Гондураса и, наконец, Нике-Рагуа. Там судно столкнулось с мощными ветрами, которые дуют в это время года через Центральноамериканский перешеек и способствуют подъему питательных веществ в прибрежных водах Тихого океана. "Эти питательные вещества позволяют расти фитопланктону, - пишет Маккуэйд, - и по мере приближения к южной оконечности Никарагуа вода снова приобретает зеленоватый оттенок, а на поверхности воды мы замечаем большое количество морских черепах". Когда судно подошло к Панаме, хлорофилл был настолько густым, что покрыл линии и шланги зеленым слоем водорослей.
Sorcerer II продолжил путь на юг к Панаме, войдя в Панамский канал 6 апреля и вернувшись в Смитсоновский институт тропических исследований на озере Гатун во второй половине дня. Команда остановилась, чтобы взять повторные пробы для сравнения с теми, что были собраны во время глобальной экспедиции, несмотря на то, что недавние дноуглубительные работы и расширение канала
