Человечество ищет неизведанное в глубинах космоса и на других планетах, забывая порой, что удивительное иной раз встречается гораздо ближе. Мир вокруг нас до сих пор полон загадок, с которыми можно столкнуться совершено неожиданно. Одной из таких необычайных находок стало сравнительно недавнее открытие подземной пещеры Мовиле в Румынии. На первый взгляд это небольшое сырое и темное подземелье не представляет никакого интереса – о нем не слагали легенд, здесь не случилось никаких выдающихся исторических событий и не бывали известные люди. Однако эта пещера по-настоящему уникальна. Ведь это, пожалуй, последняя естественная замкнутая экосистема на Земле, отделившаяся от остальной биосферы ни много ни мало 5,5 миллиона лет назад и пошедшая по своему собственному пути эволюции.
На поверхности нашей планеты практически не осталось неизученных мест, однако океанские глубины и подземный мир все еще могут хранить многие тайны. И, как показывает практика, обнаружить их можно совершенно неожиданно. Так, единственная известная на данный момент изолированная экосистема на планете Земля была открыта случайно.
В 1986 году неподалеку от румынского города Мангалия в Трансильвании, расположенном всего в паре километров от побережья Черного моря, начались геологические исследования перед строительством новой электростанции. И вот на глубине около 18 м геологи обнаружили небольшую закрытую карстовую пещеру. На самом деле рабочий по имени Кристиан Ласку туда буквально провалился.
Странные условия и непонятные существа, живущие в каверне, натолкнули геологов на мысль вызвать сюда ученых. Те, прибыв к месту будущего строительства, установили, что условия в пещере, названной Мовиле, весьма своеобразны и скорее походят на инопланетные, чем на земные. Эта пещера, заполненная воздухом с большим содержанием сероводорода и питаемая подземными водами, имела свою особенную атмосферу, бедную кислородом, но зато насыщенную углекислым газом и метаном, и была населена уникальными, не известными науке эндемическими видами животных и простейших.
Разумеется, никакую электростанцию здесь так и не построили и все работы под землей и на поверхности немедленно свернули. А пещеру Мовиле объявили заповедником, оградили ее от любопытствующих, снова изолировали от мира на поверхности и уже с 1990 года начали детальное исследование ее необычной экосистемы.
Особенное подземелье
Пещера Мовиле уникальна во всем, начиная со своего происхождения. Удивительно, но она является одной из трех существующих на Земле пещер, образовавшихся в результате воздействия на горную породу серной кислоты. Неудивительно, что в воздухе ее подземных гротов обнаружено аномально высокое содержание сероводорода. Помимо Мовиле существует только два таких же подземелья: Лечугилла на территории США и Кислая пещера в Мексике, также известная как пещера Освещенного дома.
Ученые считают, что отделение Мовиле от остальной биосферы Земли произошло не позднее, чем 5,5 млн. лет назад. Тогда климат нашей планеты как раз начал меняться, становясь более умеренным и холодным. Так что выживали только те существа, которые умели очень быстро адаптироваться к новым условиям, или те, что обитали в глубоких и теплых подземных пещерах. Видимо, в какой-то момент из-за сдвига слоев земли Мовиле, заселенная такими спасающимися от холода животными, была завалена и полностью отрезана от остального мира. Однако ее обитателям удалось не только выжить, но и со временем прекрасно приспособиться к тяжелым условиям в своей небольшой подземной тюрьме.
Уютным местом это подземелье никак не назовешь, да и особенной красотой оно не отличается. Это относительно небольшая пещера, исследованная часть которой имеет протяженность всего в 300 м. Вход в нее представляет собой узкий, прорытый в ходе георазведки, глинистый лаз глубиной 18 м. Сама же полость состоит из трех известняковых гротов, соединенных узкими, покрытыми глиной проходами. Пещера Мовиле практически полностью заполнена – в ее нижней части расположено самое настоящее подземное озеро, так что все более-менее крупные и пригодные для человека переходы между гротами расположены под водой. Пока ученые не установили, есть ли в надводной части более узкие ходы, облюбованные здешними обитателями, но предполагают, что вода делит сухую часть пещеры на три изолированные друг от друга полости. При этом доподлинно установлено, что в остальном Мовиле идеально изолирована – туда на протяжении миллионов лет не поступали ни воздух, ни вода с поверхности, а подземное озеро подпитывают только подземные ключи. Вода здесь, кстати, довольно теплая – благодаря термальным источникам ее температура никогда не опускается ниже 21 С, а от нее греется и воздух. И, разумеется, на такой глубине вообще отсутствует какой-либо свет.
Сочетание всех этих необычных факторов и полная изолированность от остального мира и стали причиной образования поистине уникального микроклимата и вместе с ним единственной в своем роде экосистемы.
Уникальная экосистема
Необычный и неповторимый климат пещеры удостоился пристального внимания ученых, и не даром, ведь такой состав почвы, воды и атмосферы, сформировавшихся в совершенно естественных условиях и без какого-либо вмешательства человека, нигде на Земле больше не встречается.
Например, проведенный учеными изотопный анализ воды показал, что атмосферные осадки, да и вообще любая влага с поверхности в пещеру не просачиваются. Но это далеко не все ее особенности. В подземном озере содержится аномально большое количество сероводорода – не меньше 8 – 12 мг/л. Геологи и гидрологи предполагают, что он попал сюда из теплых серных источников – отсюда и тепло, и столь странный состав. К слову, в этой воде содержится также большое количество аммиака, делающего ее непригодной для питья.
Воздух в подземельях Мовиле по составу и качествам ничуть не лучше воды. Атмосфера здесь очень бедна кислородом – его уровень колеблется от 1/3 до 1/2 от привычной для мира на поверхности нормы. За все время наблюдений исследователи зарегистрировали здесь колебания его количества в рамках 7 – 10%, по сравнению с 21% кислорода вверху на свежем воздухе. А вот углекислого газа, что неудивительно, здесь в 100 раз больше, чем на поверхности: 2 – 3,5% по сравнению с 0,03% на поверхности. Помимо этого ученые нашли здесь еще и значительное количество метана, которого тут не меньше 1 – 2%, и аммиак с сероводородом, которые пусть и медленно, но все же испаряются с поверхности воды.
Анализ почвы также выявил совершенно непригодный для комфортной жизни состав. Все те же сера и аммиак в составе безжизненного на первый взгляд известняка.
Вследствие того, что пещера Мовиле была полностью изолирована от внешнего мира последние 5,5 млн. лет, в ней просто не могла не сформироваться своя уникальная экосистема. Здесь, под землей, без доступа солнечного света, она основана не на привычном нам фотосинтезе. На поверхности планеты энергия квантов света поглощается растениями и фототрофными бактериями и преобразовывается ими, что дает им такую важную для жизни планеты возможность поглощать углекислый газ и превращать его в органические вещества и кислород. Экосистема же пещеры Мовиле основана на хемосинтезе. Этот способ питания, присущий, к примеру, некоторым бактериям, основан на поглощении и усвоении углекислого газа, а источником энергии для него служат реакции окисления неорганических соединений, например, все того же известняка, из которого состоят стены гротов.
Стоит ли говорить, что практически любые известные нам животные мгновенно среагировали бы на такую обстановку, ведь они очень чутко чувствуют даже малейшие изменения в уровне кислорода и составе питьевой воды. Неприспособленные организмы не сумели бы долго находиться в пещере Мовиле без вреда для здоровья и жизни. Но и в этих, казалось бы, невыносимых и полностью непригодных для жизни условиях здесь тем не менее существует несколько десятков уникальных видов удивительных простейших и животных.
Крохотные обитатели маленького мира
В особенной экосистеме Мовиле и жизнь развивалась по особенным законам. Привычные нам экосистемы поддерживаются в стабильном состоянии за счет способных к фотосинтезу первичных продуцентов – организмов, которые способны производить органические вещества из неорганических, и чаще всего служащих первой ступенькой в пищевых цепочках. Во всем мире эту роль берут на себя растения и водоросли, которые потом съедаются другими живыми организмами. В пещере Мовиле в самом низу пищевой цепи находятся автотрофные бактерии, выполняющие, по сути, ту же роль, что и растения — за счет способности к хемосинтезу превращающие минералы в органику. Многие из них, помимо прочего, окисляют сероводород, метан и аммиак, которых в подземелье с избытком, в результате чего сера и прочие вредные вещества выпадают в осадок, воздух становится чище, а сами микроорганизмы получают энергию для синтеза органики из углекислого газа и воды.
В пещере Мовиле не найдено ни одного даже самого примитивного растения – эволюция этого маленького темного мира просто не оставила для них места. Зато хемотрофных бактерий здесь, по самым скромным подсчетам ученых, насчитывается никак не меньше 4 различных видов, среди которых впоследствии почти наверняка будут найдены и подвиды. Все вместе они образуют плотные и довольно толстые бактериальные маты и пленки, покрывающие все стены воздушных гротов и поверхность воды, и даже забирающиеся под воду на глубину до 10, а местами даже до 25 см. Особенно крупные колонии этих микроорганизмов обитают в третьем, самом дальнем от нечаянно пробитого в пещеру входа воздушном мешке, где атмосфера все еще не подверглась изменениям, вызванным притоком, пусть и минимальным, свежего воздуха, и все еще наиболее сильно отличается от наземной.
Еще одним несомненным плюсом существования хемотрофных бактерий является то, что в процессе переработки сероводорода они вырабатывают серную кислоту. И даже в столь незначительном количестве она постепенно разъедает и выжигает известняк стен, мало-помалу увеличивая внутреннее пространство подземелья. Пока ученые не подсчитали, каковы были размеры пещеры Мовиле в момент ее отделения от остального мира, но одно можно утверждать смело: 5,5 млн. лет назад это подземное вместилище могло быть на порядок меньше, чем сейчас.
Итак, эти автотрофные бактерии служат основным источником пищи в пещере, на них и держится сложная и строго упорядоченная пищевая цепь. Ими питаются другие, более сложные гетеротрофные бактерии, грибки и грибы, которые, в свою очередь, становятся едой для живущих здесь беспозвоночных.
Страна слепых
В небольшом каменном мешке площадью всего-то около 1200 м2 учеными было обнаружено в общей сложности 48 видов живых существ. Причем среди них не только простейшие и микроорганизмы, как могло бы показаться. Натуралисты выделили 44 вида наземных и водных беспозвоночных – невиданное для такой крохотной экосистемы разнообразие. Тут и всевозможные членистоногие, от крохотных рачков и равноногих раков до довольно крупных пауков и скорпионов, и пиявки, и моллюски, а также многоножки, плоские черви и нематоды. Животный мир пещеры Мовиле интересен ученым и тем, что как минимум 33 вида здешних обитателей – эндемики. То есть ранее они не были известны науке и нигде более на Земле не встречаются. Сейчас ученые начали детальное исследование местной фауны. Правда, это непросто: уникальных животных нельзя выносить из охраняемой научным фондом пещеры, и не только потому, что непривычная внешняя среда станет для них губительной, но и потому, что хоть какой-то привнесенный извне дисбаланс в экосистеме Мовиле может разрушить ее.
Но и первые исследования по изучению обитателей подземелья уже принесли интересные результаты. Так, ученые сумели доказать, что предки этих животных действительно попали в пещеру еще в эпоху раннего плиоцена, когда на месте нынешней Румынии были тропические леса, а предков человека или человекообразных обезьян еще даже не существовало в природе. Ученые предполагают, что теплый микроклимат установился в пещере уже тогда, и несчастным попавшим в ловушку животным не пришлось адаптироваться ко всем последующим ледниковым периодам, что и дало им возможность потратить все силы на то, чтобы отлично трогломорфировать, то есть приспособиться к подземной жизни и привыкнуть к особенному, почти ядовитому составу местных воды и воздуха.
Пещера Мовиле, как уже говорилось раньше, отличается довольно редкими и сложными для жизни условиями – другое место, с хотя бы отдаленно похожими параметрами, найти будет, пожалуй, сложно. Так что вынужденные существовать в таких экстремальных условиях организмы в ходе эволюции обзавелись рядом примечательных особенностей. Благо для этого у них было предостаточно времени, а естественный отбор, постепенные изменения изначально заложенной генетической информации и закрепившиеся удачные мутации сделали свое дело. Местные животные научились по-новому питаться, охотиться, размножаться и даже свой внешний вид приспособили к окружающим условиям.
Все здешние обитатели белого или бледно-желтого цвета, так как их кожа и хитиновые пластинки не имеют пигментации. Природа буквально сэкономила силы, не тратя их на выработку ненужных здесь красящих веществ – ведь в темноте пещеры окрас все равно не виден и распознавать сородичей, маскироваться или предупреждать о чем-то посредством цветовой дифференциации бессмысленно.
К тому же обитатели подземелья от рождения слепы. Причем практически все обитающие здесь животные не просто не видят, а вообще лишены глаз – в кромешной темноте этот сложный, нежный и капризный орган животным попросту не нужен. Исключение составляют лишь пауки, которые, как и их наземные сородичи, могут похвастаться восемью глазами, правда, ничего не видящими, рудиментарными. Однако слепота никак не мешает здешним обитателям – напротив, по мнению ученых, большинство из обнаруженных здесь животных прекрасно ориентируются в своем подземном жилище. Одни делают это на ощупь, для чего у них со временем появились длинные усики, другие умеют улавливать малейшие колебания воды и воздуха, третьи приспособились находить путь по запаху, вернее, различать изменения химического состава окружающей среды – ведь у беспозвоночных обоняние очень часто неотделимо от вкуса.
Большинство пещерных обитателей принадлежат классу паукообразных, ракообразных и насекомых. Многие здешние слепые пауки, например Agraecina Сristiani, являются ближайшими родственниками наземных, которые сегодня водятся только на Канарских островах, что позволило ученым получить представление о румынском климате во времена плиоцена. Но самый крупный и опасный хищник пещеры Мовиле – не паук, а сороконожка Criptops, от которой почти не отстают многоножка Arheboreoiulus и сухопутная мокрица Armadillidium tabacarui. Неудивительно, что эти загадочные существа, живущие в пещере Мовиле, стали прекрасным источником вдохновения не только для натуралистов и ученых, но и для художников, писателей-фантастов и кинематографистов.
Водные виды обитателей Мовиле живут в основном в верхнем 10-сантиметровом слое воды, потому что только он хоть как-то насыщен кислородом. Ниже могут обитать только анаэробные бактерии. Здесь ученые обнаружили 18 видов гидробионтов, среди которых эндемиков в три раза меньше, чем среди обитателей поверхности – 25% против 75%. Ученые предполагают: то, что подводные виды меньше отличаются от своих собратьев из большого мира, может служить доказательством того, что сообщение пещеры с морскими или речными водами оборвалось много позже, чем связь с поверхностью суши.
Водные жители Мовиле также прекрасно приспособлены к здешним условиям. Так, бактериальный мат, лежащий на воде, научился поддерживать себя на поверхности, формируя в себе тысячи маленьких пузырьков воздуха, что позволяет рачкам и червям без проблем им питаться. А на них, в свою очередь, охотятся местные хищники.
Пищевые цепочки здесь вообще организованы удивительно гармонично. На бактериальных матах пасутся те из высокоразвитых живых существ, которые занимают в пещере нишу травоядных, например изоподы, крохотные рачки коллемболы и небольшие ложноскорпионы. А уже на этих питающихся бактериями «травоядных» существ, в свою очередь, охотятся хищные виды, которых здесь тоже немало, например многоножки и пауки. Под водой своя, не менее сложная пищевая цепочка: здесь бактериальную пленку едят черви, мелкие ракообразные и улитки, а теми, в свою очередь, питаются пиявки и водяные скорпионы Неnckо Anophthalma.
Может быть, поэтому продуктивность всей этой экосистемы очень велика: в небольшом замкнутом пространстве пещеры Мовиле на каждом квадратном метре исследователи насчитали, к примеру, до полутора тысяч коллембол.
И у всех видов здесь прекрасно развит симбиоз, можно сказать, что буквально каждое живое существо в пещере Мовиле в течение своей жизни обязательно помогает существовать и развиваться другому, а то и нескольким. На поверхности такие отношения между видами тоже встречаются, например, у муравьев и тли, когда первые защищают вторую от хищников и других внешних угроз, а взамен используют выделяемый ей сок в пищу. Но это происходит гораздо реже, чем здесь. Видимо, выживание в тяжелых условиях требует ежедневной взаимовыручки.
Так что жизненные циклы и законы в пещере Мовиле проверены веками, отлажены и работают как часы.
Опасное соседство
Стоит ли говорить, что атмосфера в пещере смертельно опасна для человека? Воздействие такой атмосферы на человеческий организм пока не изучено, так что исследователи, отправляясь в очередную экспедицию, вынуждены надевать специальные кислородные маски. Тем более неизвестно, как человек может отреагировать на непосредственный контакт с кем-либо из обитателей пещеры. Пока невозможно спрогнозировать, что случится, если кого-нибудь из ученых укусит многоножка Arheboreoiulus или паук Agraecina Сristiani.
Но и присутствие людей представляет не меньшую, а даже большую опасность для обитателей Мовиле. Даже простой выдох спелеолога, если он не будет тщательнейшим образом отфильтрован и очищен, может вызвать критический дисбаланс в составе атмосферы гротов, не говоря уже о попадании в замкнутую изолированную экосистему чуждых ей бактерий, микробов или вирусов.
И пусть эта пещера и сами ее обитатели непривлекательны для туристов, тем не менее Мовиле стала настоящим местом паломничества самых разных ученых и исследователей со всего света. Поэтому, понимая ее значение для науки и желая сохранить уникальную экосистему нетронутой, местные власти ввели для посетителей ряд неукоснительных правил, условий и строгих ограничений. Сегодня доступ в пещеру разрешен только в научных и исследовательских целях и только после получение официального разрешения комитета хранителей. К тому же такие посещения ограничены по времени всего двумя часами и проводятся только два раза в месяц, чтобы потревоженная флора и фауна пещеры успели беспрепятственно восстановиться. Научные исследования разрешается проводить небольшим группам, не более 3 человек за одно посещение. Кроме того, люди допускаются в пещеру Мовиле только в специальных стерильно чистых комбинезонах и обуви, а лучше вообще без нее. Последнее правило даже не вызывает неудобства, ведь большая часть подземелья затоплена водой, так что исследовать его без гидрокостюма и акваланга довольно затруднительно.
Но бесценные сокровища пещеры Мовиле приходится охранять не только от неосторожности ученых или излишне любопытных обывателей, с чем успешно справляется комитет хранителей и небольшой штат охраны. Экосистему пещеры приходится ограждать и от воздействия внешней среды, от которой гроты были изолированы столь долгое время, – ведь даже банальный приток свежего воздуха с поверхности может нарушить хрупкое равновесие в подземном мире. И чтобы сохранить экосистему пещеры такой, какой ее создала за 5,5 млн. лет сама природа, власти решили установить на входе в нее надежный герметичный барьер. Так что теперь пещера Мовиле надежно защищена от любых проникновений извне двумя стальными люками и герметичной крышкой.
В данный момент экосистема подземных гротов снова совершенно изолирована от остального мира, и смело можно говорить о том, что на Земле теперь существует две полностью замкнутые экосистемы – общепланетарная и биосистема пещеры Мовиле.
Правда, пока открытия ученых и фотографии, сделанные в пещере, навевают мысли не о научных изысканиях, а о фантастических романах, например, о подземном мире Жюля Верна из «Путешествия к центру Земли». Представьте себе мрачный пещерный лабиринт, полностью лишенный солнечного света и доступа свежего воздуха, где живут только диковинные и не похожие на привычных нам безглазые черви, пауки, скорпионы и вовсе неизвестные науке многоногие существа. Но исследователи полагают, что дальнейшее изучение этой уникальной пещеры и, главное, ее обитателей может пролить свет на многие все еще открытые вопросы, например, о механизмах эволюции и даже, возможно, о появлении жизни на Земле.
