Pilt haidest, kes ujuvad rahulikult aktiivses veealuses vulkaanis, tundub nagu filmist pärit pilt, kuid see on teaduslik reaalsus. Vaikse ookeani lõunaosas asuvast Kavachi vulkaanist on saanud üks intrigeerivamaid paiku merebioloogia ja geoloogia jaoks.
See Saalomoni Saarte ranniku lähedal asuv vulkaan ühendab endas sagedased pursked, väga happelise vee ja anomaalselt kõrge temperatuuri . Sellegipoolest on selle seest dokumenteeritud siidhaisid ja vasarhaisid, mis on ajendanud tipptehnoloogiaga ekspeditsioone püüdma mõista, kuidas nad sellises vaenulikus keskkonnas ellu jäävad.
Veealune vulkaan nimega "Sharkcano"
Kavachi allveelaevvulkaan asub Okeaanias Saalomoni Saartest umbes 32 kilomeetri kaugusel ja seda peetakse Vaikse ookeani üheks aktiivseimaks vulkaaniks. Selle purskeid, millega kaasnevad gaaside eraldumine ja värvimuutunud vee pritsmed, on pinnalt arvukalt registreeritud.
2015. aastal dokumenteeris teaduslik ekspeditsioon esmakordselt haide olemasolu veealuses kraatris , mis tekitas tohutut meedia- ja teadushuvi. Pärast seda avastust sai vulkaan rahva seas tuntuks kui "Sharkcano" – hüüdnimi, mis iseloomustab ideaalselt nähtuse haruldust.
Siid- ja vasarhaide avastamine sellises äärmuslikus keskkonnas pole kaugeltki pelgalt kurioosne anekdoot, vaid avas rea küsimusi selle kohta, kuidas ökosüsteemid on organiseeritud aktiivsetes vulkaanides mere all ja millised mehhanismid võimaldavad neil loomadel vastu pidada tingimustele, mis põhimõtteliselt oleksid surmavad.
Vaatamata Kavachi pidevale aktiivsusele, kus veed on täis vulkaanilisi osakesi ja gaase , näitavad vaatlused, et need kiskjad mitte ainult ei sisene aeg-ajalt, vaid näivad vulkaani sisemust oma tavapärase elupaigana kasutavat.
Teaduslik ekspeditsioon ja selle seos Euroopaga
Selle töö taga on rahvusvaheline okeanograafia, robootika ja vulkanoloogia ekspertide meeskond , kellel on sidemed institutsioonidega, mis teevad regulaarselt koostööd Euroopa kliimamuutuste ja vulkaaniliste ohtude uurimisele pühendatud keskustega. Kuigi vulkaan asub Okeaanias, on saadud andmed olulised Euroopa ja Hispaania teadlastele, kes on huvitatud äärmuslikest ökosüsteemidest ja vulkaaniliste gaaside mõjust ookeanile.
Uuringut juhib ookeaniinsener Brennan Phillips , kes töötab National Geographicu projektide kallal, koos Alistair Grinhamiga Queenslandi Ülikoolist ja Matthew Dunbabiniga Queenslandi Tehnikaülikoolist. Nende töö on osa ülemaailmsetest teadusvõrgustikest, kuhu kuuluvad ka Euroopa rühmad, mis on spetsialiseerunud veealusele robootikale ja vulkaanide jälgimisele.
Euroopa teadusringkondade jaoks pakub seda tüüpi uuring väga väärtuslikku viidet veealuste vulkaanide ja mereelustiku vahelise suhtluse mõistmisel , mis pakub huvi ka sellistes piirkondades nagu Vahemeri või Atlandi ookeani idaosa, kus on aktiivseid vulkaanilisi struktuure, kuigi vähem äärmuslikke kui Kavachi.
Lisaks on selles projektis välja töötatud meetodid, eriti odavate andurite ja autonoomsete vaatlussüsteemide osas , rakendatavad Euroopa vetes tehtavates uuringutes, alates hüdrotermilistest piirkondadest kuni looduslike CO2-heitmetega piirkondadeni, mida kasutatakse ookeanide hapestumise uurimiseks laboritena.
Ãœhekordsed robotid surmavasse keskkonda sisenemiseks
Kuna Kavachi sisemus on koht, mis teadlaste endi sõnade kohaselt "võib sind üsna kergesti tappa ", on ainus mõistlik viis selle uurimiseks robottehnoloogia kasutamine. Meeskond on valinud suhteliselt lihtsad, odavad ja teatud mõttes peaaegu ühekordselt kasutatavad sõidukid.
Need robotid on loodud taluma kõrgeid temperatuure, turbulentsi ja väikeste veealuste plahvatuste tekitatud lööke. Mõned on isegi ehitatud taaskasutatud PVC-torudest ja kergesti kättesaadavatest komponentidest, vähendades ühikuhinda vaid mõnesaja dollarini – see on väga madal näitaja võrreldes traditsiooniliste ROV-idega (kaugjuhtimisega sõidukid).
Pardal olevate seadmete hulka kuuluvad akustilised sügavusandurid, temperatuuriandurid, kiirendusmõõturid ja kaamerad . Tänu sellele kombinatsioonile salvestavad robotid mitte ainult vulkaani sisemuse pilte, vaid genereerivad ka vee füüsikalise ja keemilise käitumise detailseid profiile.
Peamine eesmärk on mõõta võimalikult lähedal lõõrile olulisi parameetreid, nagu vee pH, süsinikdioksiidi kontsentratsioon ja temperatuuri kõikumised vahetult enne vulkaanipurskeid, nende ajal ja pärast neid. See teave aitab mõista, kuidas ökosüsteem sellistes äärmuslikes tingimustes moodustub ja säilib.
Kuna Kavachi asub väga kauges piirkonnas, dikteerib seadmete disaini ka logistika: teadlased nõuavad, et robotid peavad mahtuma väikelennuki käsipagasisse ning neid peab olema lihtne kohapeal parandada või vahetada – see lähenemisviis on mitmetes rahvusvahelistes okeanograafilistes projektides huvi äratanud.
Äärmuslik keemiline koostis: madal pH, kõrged temperatuurid ja vulkaanilised gaasid
Esialgsed mõõtmiskampaaniad näitasid, et vulkaani ümbritseval alal on veepinnal pH järsk langus , mis näitab oluliselt kõrgemat happesust kui ümbritsevas ookeanis. Selliseid tingimusi peetakse üldiselt kokkusobimatuks suure mereelustiku olemasoluga.
Lisaks on andurid tuvastanud lõõride lähedal kuni kümme kraadi tavapärasest kõrgemat veetemperatuuri . Mereloomadele põhjustavad need temperatuurierinevused märkimisväärset stressi, eriti kui need on kombineeritud väga halva nähtavuse ja peene hõljuva sette suure kontsentratsiooniga.
Robotid on samuti kinnitanud, et kavachi on peamine kasvuhoonegaaside , sealhulgas vulkaanilise tegevuse tagajärjel tekkiva süsinikdioksiidi, heitkoguste allikas veesambas. Selline looduslik sisend pakub suurt huvi Euroopa teadlastele, kes uurivad ookeani süsiniku tasakaalu ja selle seost globaalse kliimaga.
Osa missioonist hõlmab kivimitükkide ja hiljuti väljapaiskunud vulkaanilise materjali kogumist, mis kinnistuvad vulkaani välisstruktuuri. Need proovid võimaldavad teadlastel rekonstrueerida hiljutist pursete ajalugu ja paremini mõista, kuidas füüsiline substraat, kus bioloogilised kooslused end kehtestavad, uueneb.
Vaatamata vaenulikule keskkonnale näitavad andmed, et vulkaani ümber lühikeste vahemaade tagant moodustub väga varieeruvate tingimustega mikroelupaikade mosaiik , mis võib pakkuda ajutist pelgupaika erinevatele liikidele, sealhulgas haidele endile.
Siid- ja vasarhaid mõeldamatus kohas
Üks silmatorkavamaid aspekte on see, et kaamerad on selgelt tuvastanud veealusesse kraatrisse sisenevaid ja seal liikuvaid siidhaisid (Carcharhinus falciformis) . Kuigi pildid pole hägususe tõttu alati teravad, on vasarhaide siluett eksimatu.
Selle suurusega loomade olemasolu nii happelises, häguses ja kuumas keskkonnas on vastuolus traditsioonilise arvamusega nendest veealustest vulkaanidest , mida kuni viimase ajani peeti suurte kiskjate jaoks peaaegu viljatuks kohaks. Selle asemel viitavad vaatlused sellele, et haid mitte ainult ei külasta neid alasid, vaid võivad neid isegi regulaarselt kasutada.
Pole päris selge, mida need loomad Kavachi seest täpselt otsivad. Mõned hüpoteesid viitavad sellele, et nad võivad ära kasutada vulkaaniliste toitainete poolt ligi meelitatud ajutist saagiküllust , teised aga väidavad, et kraatri sisemus võib pakkuda neile mingisugust eelist, näiteks varjupaika teiste kiskjate või parasiitide eest.
Olenemata selgitusest on nende haide käitumine sellises äärmuslikus keskkonnas muutunud prioriteetseks uurimisvaldkonnaks , et paremini mõista nende ökoloogilist paindlikkust ja võimet kohaneda järskude elupaigamuutustega.
Vaatamata tehnilistele piirangutele annab iga uus robotsukeldumine väikeseid infokilde , mis võimaldavad meil profiilida nende liikumist, vulkaani sees viibimise aega ja piirkondi, kus nad kõige intensiivsemalt viibivad.
Võimalikud kohanemised ja võime purskeid ette näha
Suur küsimus on selles, kuidas need loomad suudavad vastu pidada keskkonnale, mis ühendab endas kõrge happesuse, ebaühtlase temperatuuri ja vägivaldsed vulkaanipursked . Mõned spetsialistid väidavad, et neil võivad olla välja kujunenud füsioloogilised kohandused, mis võimaldavad neil taluda kõrgemaid CO2 kontsentratsioone ja temperatuurikõikumisi kui teised haid.
Teine uurimissuund keskendub haide võimele tuvastada purse varajasi märke . Need loomad on teadaolevalt äärmiselt tundlikud rõhu, vibratsiooni ja elektriväljade muutuste suhtes, seega on võimalik, et nad võivad tajuda vulkaanipurske varajasi märke ja lahkuda kraatrist enne, kui olukord ohtlikuks muutub.
Teadlased arendavad uusi mooduleid ja andureid, et täpsemalt kvantifitseerida lööklaineid ja füüsikalisi muutusi vulkaanis , eesmärgiga seostada neid videosalvestustes täheldatud käitumisega. Eesmärk on teha kindlaks, mil määral haid neid häiringuid taluvad või kas nad neid süstemaatiliselt väldivad.
Nende liikide vastupanuvõime mõistmine aktiivses vulkaanis pole mitte ainult akadeemilise huvi all: see võib anda ka vihjeid selle kohta, kuidas suured merekiskjad reageerivad tulevastele soojemate ja happelisemate ookeanide stsenaariumidele – küsimus, mis puudutab teadlasi kogu maailmas, sealhulgas Euroopas.
Kui kinnitust leiab, et neil haidel on ebatavaline tolerantsus, võib see avada ukse võrdlevatele uuringutele teiste piirkondade, näiteks Põhja-Atlandi või Vahemere populatsioonidega, et hinnata geneetilisi või füsioloogilisi erinevusi, mis on seotud äärmuslike keskkondadega kohanemisega.
Looduslik labor tuleviku ookeanide mõistmiseks
Paljude teadlaste jaoks toimib Kavachi peaaegu loodusliku laborina, kus hapestumine, soojenemine ja gaaside heitkogused toimuvad piiratud ruumis. Seal elavate organismide reaktsioonide jälgimine aitab ette näha mõningaid muutusi, mis võivad planeedi teistes osades aset leida, kui ookeanide temperatuur ja CO2 kontsentratsioon jätkavad tõusu.
Euroopa kogukonna huvi seda tüüpi keskkondade vastu tuleneb nende võimest testida mere ökosüsteemide võtmeliikide haavatavuse ja kohanemisvõime teoreetilisi mudeleid . Haid kui tippkiskjad mängivad olulist rolli toiduahelate tasakaalu säilitamisel.
Lisaks on kompaktsete ja ökonoomsete robotitega saadud kogemused võrdlusaluseks teiste veealuste vulkaanide ja hüdrotermiliste tsoonide seireprojektidele üle maailma, kus osalevad ka uurimisrühmad Hispaaniast ja mujalt Euroopast.
Nn „Sharkcano“ on seega saanud näiteks sellest, kuidas ligipääsetava tehnoloogia, rahvusvahelise koostöö ja teadusliku uudishimu kombinatsioon võib paljastada ootamatuid käitumisviise mereelustikus . Iga uus kampaania laiendab olemasolevat andmestikku ja annab alust uutele küsimustele.
See, mis algas üllatava uudisena haide elust aktiivses veealuses vulkaanis, on arenenud kaugeleulatuvaks uurimissuunaks, millel on mõju bioloogiale, geoloogiale ja kliimauuringutele. Instrumentide täiustamisel ja uute meeskondade liitumisel projektiga pakub Kavachi jätkuvalt teadmisi mereelustiku kohanemisvõime kohta keskkondades, mis esmapilgul tunduvad ellujäämiseks võimatud.
