Дослідження, проведене Кільським університетом, уперше показує, як хребетні формують дно Північного моря.
Морське дно Північного моря всіяне тисячами схожих на кратери западин в осадових відкладеннях, відомих як віспини. Імовірно, їх мільйони по всьому світовому океану. Відповідно до загальноприйнятих наукових уявлень, вони утворюються внаслідок виділення рідини, наприклад парникового газу метану або ґрунтових вод. Більшість цих віспин все ще спантеличують дослідників сьогодні, оскільки багато з них не можна пояснити просочуванням рідини.
«Наші результати вперше показують, що ці западини відбуваються в прямому зв’язку з середовищем існування та поведінкою морських свиней і піщаних вугрів і не утворюються підйомом рідини», – говорить доктор Йенс Шнайдер фон Даймлінг, провідний автор поточного дослідження та геолог з Кільський університет. «Наші дані з високою роздільною здатністю дають нову інтерпретацію утворення десятків тисяч ям на дні Північного моря, і ми передбачаємо, що механізми, що лежать в основі, відбуваються в усьому світі, але до цих пір їх спостерігали», – додає Шнайдер фон Даймлінг.
Для дослідження Шнайдер фон Даймлінг та дослідники з Інституту Альфреда Вегенера, Центру полярних і морських досліджень імені Гельмгольца (AWI), Ганноверського університету ветеринарної медицини, Фонду (TiHo), а також Інституту досліджень Балтійського моря Лейбніца Варнемюнде ( IOW) досліджував морське дно в Північному морі біля Гельголанду з точністю до сантиметрів. Вони також включили поведінку хребетних, таких як морські свині, у свій аналіз.
Хребетні залишають ями на дні Північного моря
Команда підозрює, що більшість западин на морському дні в Німецькій затоці створені морськими свинями та іншими тваринами в пошуках їжі, а потім вичищені придонними течіями. Піщаний вугор, маленька вугроподібна риба, яка більшу частину року проводить у мілководних відкладеннях, відіграє ключову роль у цьому процесі. Піщані вугри популярні не тільки в рибальській промисловості, але й у великих кількостях споживаються морськими свинями.
«З аналізу вмісту шлунка морських свиней, які вийшли на мілину, ми знаємо, що піщаний вугор є важливим джерелом їжі для популяції Північного моря», — каже доктор Аніта Жилль з Інституту досліджень наземної та водної дикої природи TiHo (ITAW), яка вже давно вивчала біологію морських ссавців.
У своєму дослідженні дослідники показали, що морські ссавці залишають ями на морському дні, коли полюють на закопаних піщаних вугрів. Хоча ці ямки нагадують знайомі нам віспини, вони набагато дрібніші.
Удосконалена технологія багатопроменевого ехолота надає інформацію про стан ями
Виявлення ямок стало можливим лише в останні роки за допомогою сучасної багатопроменевої технології ехолота, яка інтенсивно вивчається та практикується в Кільському університеті.
«Механізм утворення цих ям, як ми їх називаємо, ймовірно, також пояснює існування численних кратероподібних западин на морському дні по всьому світу, які неправильно витлумачили як результат витоків газу метану», — каже геолог Шнайдер фон Даймлінг.
У Північному морі дослідники ідентифікували 42 458 цих неглибоких ям загадкової форми із середньою глибиною всього одинадцять сантиметрів, які за своєю морфологією відрізняються від більш конічних кратерів оспин.
Шнайдер фон Даймлінг працює в робочій групі Кільської морської геофізики та гідроакустики в Інституті наук про Землю та в пріоритетному дослідницькому напрямі Кільської морської науки (KMS) Кільського університету, а також є заступником голови Німецького гідрографічного товариства (DHyG). Як експерт із картографування морського дна, просочування газу метану та віспин на морському дні, він ніколи не вірив, що западини в Німецькій затоці спричинені підняттям рідин.
«Нам довелося придумати альтернативну гіпотезу щодо утворення. Це дозволило нам передбачити, де потенційні місця годівлі морської свині, і саме там ми знайшли ями — завжди поблизу місць проживання пісчанки. Наш великий і міждисциплінарний аналіз даних тепер надає переконливе пояснення нашої гіпотези про ям морської свині».
Міждисциплінарний підхід призводить до гіпотези морських ям гавані
Ключем до нових знахідок став міждисциплінарний підхід, який об’єднав геологічні дослідження, геофізичні вимірювання ехолота, поведінку хребетних і біологію харчування, супутникову оцінку та океанографічний аналіз. Завдяки точному аналізу мільйонів ехозондів, зібраних німецькими дослідницькими суднами, дослідники змогли знайти незвичайні ями.
«Використовуючи спеціальні методи ехолотування, тепер ми можемо виміряти морське дно з точністю до сантиметра й таким чином знайти неглибокі ями. Ми також можемо зазирнути в морське дно й побачити, наприклад, чи є вільний газ метан», — пояснює дослідник AWI доктор Джаспер Хоффманн.
Аналіз даних, зібраних дослідницькими суднами за тисячі морських миль, був величезним завданням.
«За допомогою сучасних методів такі структури можна автоматично виявляти й характеризувати в наборах акустичних даних, а також автоматично аналізувати у великих наборах даних», — говорить доктор Джейкоб Гірсен, співавтор дослідження.
З Північного моря у світ: результати з далекосяжними наслідками
Дослідницька група наразі вважає, що початкові живильні ями служать ядром для чищення та з часом перетворюються на більші ями. Це відкриття також має глобальні наслідки. Розмивання осадів хребетними тваринами в океані може змінювати морське дно в глобальному масштабі та вплинути на бентосні екосистеми. Лише в районі дослідження ями покривають дев’ять відсотків морського дна. Початкові оцінки обсягу показують, що 773369 тонн осаду було відкладено на площі 1581 км². Це приблизно дорівнює вазі півмільйона автомобілів.
«Наші результати мають далекосяжні наслідки з геологічної та біологічної точки зору. Вони можуть допомогти оцінити екологічні ризики, пов’язані з розширенням використання відновлюваних джерел енергії в морському секторі, і, таким чином, покращити захист морського середовища», – підсумовує Шнайдер фон Даймлінг.
Результати дослідження були отримані, зокрема, в рамках пілотної місії Німецького альянсу морських досліджень (DAM) «Виключення мобільного, наземного рибальства в охоронюваних районах Німецької виняткової економічної зони Північного та Балтійського морів», фінансується Федеральним міністерством освіти та досліджень Німеччини ( BMBF) в рамках рамкової програми BMBF «Дослідження для сталого розвитку – FONA3», а також у рамках фінансування Марії Склодовської-Кюрі KARST Рамкової програми ЄС з досліджень та інновацій «Горизонт 2020».