Озеро Сон-Куль – обитель подводных «мозгов».

Сапожников Ф.В.¹, Алымкулов С А.², Оленин А.Л.¹, Филиппов А.С.¹, Рейхард Л.Е.¹, Завьялов П.О.¹

¹Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия

² Кыргызский Государственный Технический Университет им. И. Раззакова, Бишкек, Кыргызстан

Поверхность горного озера Сон-Куль (Республика Кыргызстан), обширного и почти не солёного, располагается на высоте 3016 метров над уровнем моря. Озеро окружают альпийские луга. Под поверхностью, на мелководьях, буквально с метровой глубины, начинаются иные луга – подводные. Здесь густо растут травы из экологической группы гидрофитов – они полностью скрыты водой всю свою жизнь, и никак не проявляют себя на поверхности. На тонких стеблях и листьях этих трав изобильно развивается полупрозрачный оброст из микроводорослей, среди которых преобладают колониальные формы диатомей, таких как Cymbella, Encyonema и Gomphonema – они служат кормом для нескольких видов озёрных улиток, что в большом количестве ползают по травам. Улитки на травах кормятся, но сами травы при этом не едят – потребляют лишь только оброст из микроорганизмов.

Травяные луга покрывают каменистое дно Сон-Куля до глубин порядка двух метров, дальше начинаются заросли совсем иного облика: это холмистые ковры харовых водорослей. Их крупные, до 5-10 см высотой, побеги имеют вид «стеблей» с мутовками тонких «листьев», отходящих радиально во все стороны. Реальность такова, что и стебли, и листья у этих озёрных хар образованы совсем небольшим числом клеток – очень крупных, протяжённых, содержащих тысячи ядер и сотни тысяч хлоропластов, и покрытых снаружи толстыми целлюлозными оболочками, обильно инкрустированными солями кальция – это придаёт всем элементам тела Хар дополнительную прочность. Эволюция живых систем на Земле шла разными путями, и ветви развития многоклеточных организмов, обладающих способностью к фотосинтезу, тоже «отрастали» от эволюционного «древа» в самые разные стороны. Одной из таких «ветвей» стали хары –  группа водорослей, большинство крупных представителей вымерли, а немногие, дожившие до наших времён, нашли себе надёжные пристанища в крупных озёрах: в Байкале, Иссык-Куле, Сон-Куле и многих других, даже маленьких, расположенных вдали от морей и имеющих сравнительно низкую солёность. В целом, можно сказать, что хары – растения, но очень сильно отличающиеся от сосудистых. Какие именно виды хар произрастают в Сон-Куле, плотно покрывая его дно и постепенно сменяя друг друга на фоне роста глубины, говорить пока рано – это покажут результаты молекулярно-гегетических исследований. Мы же сосредоточимся на элементах донного ландшафта, чётко отличающих Сон-Куль от всех других известных озёр Центральной Азии – а может быть, и всего Мира.

Двигаясь в полутора-двух метрах от поверхности дна, уже начиная с глубин 2,5-3 м можно разглядеть на дне структуры… очень сильно напоминающие мозги – розовые, оформленные, округлые или продолговатые в очертаниях, с поверхностью, испещрённой извилистыми складками. Эти структуры очень контрастно смотрятся среди харовых ковров, приподнимаясь над ними, ибо покрывают камни, разбросанные по дну. Чем крупнее камень, тем больше «мозг», растущий на его поверхности. Мы исследовали озеро до глубин 5-8 метров, и с набором глубины «мозгов» становилось больше – поскольку и камней, доступных для их обитания, здесь было больше.

• 

  Небольшие мозговидные структуры («мозги»), образованные складчатой хрящеватой коркой, среди зарослей харовых водорослей, глубина 3,5 м
• 

  Плотная группа «мозгов» на камнях среди харовых водорослей
• 

  «Мозги», покрывающие разреженную россыпь камней среди хар, глубина около 4 м

Кто же строит такие структуры? Чтобы найти ответы на этот вопрос, мы подробно отфотографировали их на дне, и взяли образцы, чтобы затем изучить их в лаборатории ИОРАН.

Исследования с помощью световой и сканирующей электронной микроскопии показали, что «мозги» - это не губки, не мшанки, не пресноводные гидроидные полипы и не какие-либо иные колониальные многоклеточные организмы, как можно было бы предположить на первый взгляд, исходя из их внешнего облика.

«Мозги» озера Сон-Куль оказались сложными, хорошо структурированными образованиями, выстраиваемыми благодаря совместной деятельности многих видов микроорганизмов. В первую очередь, необходимо отдать должное нитчатым цианобактериям из рода Schizothrix: их тонкие нити, одетые в прозрачные розоватые чехлы из биополимеров, образуют очень густой лес, смыкаясь весьма плотно и формируя основной слой живой корочки, одевающей камень – тело «мозга». Назвать это плёнкой уже сложновато, ибо живой слой достигает здесь толщины 4-7 мм, и основная его часть – ветвящиеся нити шизотрикса, одетые многослойными чехлами, хорошо проводящими свет. Между их чехлами развиваются микроколонии  других цианобактерий, одетые в свои биополимеры (в прозрачный матрикс из полисахаридов), а также в изобилии растут тонкие нитчатые цианобактерии – уже известные нам лептолингбии, буквально обвивающие чехлы шизотриксов и сшивающие их между собой. Здесь же, в узких щелях между чехлами и сплетаемыми ими волокнами, отлагаются микрокристаллы кальцитов – и чем глубже в толщу корки, тем их больше, и тем чаще они образуют небольшие сростки. Однако, в отличие от минеральной основы «кораллов» Иссык-Куля, сплошной сети из микрокристаллов здесь не образуется. Эти нити из кристаллов увеличивают прочность корки, но при этом она остаётся гибкой.

Самый верхний слой корки формируют диатомеи Mastogloia cf. lacustris, одетые в многослойные прозрачные капсулы из биополимеров. Благодаря бурой окраске их хлоропластов и маскирующему действию капсул, окраска поверхности корок становится розовой. Конечно же, среди капсул мастоглой, растущих хоть и плотным, но всё же довольно проницаемым слоем, развиваются колонии гомфонем, а также множество подвижных видов диатомей. Также среди капсул успешно прорастают споры нитчатых зелёных водорослей, таких как Mougeotia и Spirogyra – их тонкие волоски поднимаются над поверхностью «мозга» редким ворсом.

На ранних стадиях роста корка плотно ассоциирована с поверхностью камня. Затем, по мере увеличения её собственной поверхности, она частично отделяется от камня и формирует складки, при этом некоторые из них трескаются. В эти трещины заселяются мелкие рачки из группы амфипод (Amphipoda). Здесь они находят себе не только убежища в виде нор, но и – для хищных рачков - надёжные засадные позиции для охоты на мелкую добычу, а для детритоядных, питающихся осаждающим имя органическими частицами – удобные места для сбора этих частичек, аккумулирующихся в складках.  

Насколько мы смогли понять из наблюдений, «мозги» на дне озера Сон-Куль никто не потребляет в пищу. Возможно, их плотные, хрящеватые на ощупь корки, богатые биополимерными матрикса и микроорганизмов, не слишком съедобны для здешних водных животных, чьё видовое разнообразие ограничено в условиях горного озера: их не едят ни улитки, ни черви, ни рачки, ни рыба пелядь.

Как и «кораллы» Иссык-Куля, «мозги» Сон-Куля участники наших исследований описали для науки впервые.

Фотогалерея к этому исследованию.