Jika Anda menabrak dasar laut dan terus melakukan perjalanan ke bawah, Anda akan mengalami ekosistem yang tidak seperti ekosistem lainnya di bumi. Di bawah sedimen dasar laut beberapa ratus meter adalah kerak bumi: lapisan tebal batuan lava yang mengalir dengan retakan yang menutupi sekitar 70% permukaan planet. Air laut mengalir melalui celah-celah, dan sistem anak sungai yang terikat bebatuan ini sangat besar: ini adalah akuifer terbesar di bumi, mengandung 4% volume laut global, kata Mark Lever, seorang ahli ekologi yang mempelajari bersepeda karbon anaerob (tanpa oksigen) di Aarhus Universitas di Denmark.
Kerak sub-dasar laut mungkin juga merupakan ekosistem terbesar di bumi, menurut sebuah studi baru oleh Lever, yang diterbitkan bulan ini di Science . Selama tujuh tahun, ia menginkubasi batuan basal berusia 3, 5 juta tahun yang dikumpulkan dari 565 meter di bawah dasar laut - kedalaman hampir dua menara Eiffel yang ditumpuk - dan menemukan mikroba hidup. Mikroba-mikroba ini hidup jauh dari komunitas bakteri yang tumbuh subur di dataran tengah samudera, dan bertahan hidup dengan secara perlahan mengaduk belerang dan mineral lainnya menjadi energi.
Tapi seberapa besar ekosistem berbahan bakar kimia ini yang bertahan sepenuhnya tanpa oksigen? Jika hasil dari sampelnya, yang dikumpulkan dari bawah dasar laut di lepas pantai negara bagian Washington, mirip dengan yang ditemukan di seluruh planet ini, maka beragam komunitas mikroba dapat bertahan hidup di seluruh kerak samudera, mencakup dua pertiga permukaan bumi dan berpotensi terjadi mil dalam.
Kerak sub-dasar laut memiliki banyak ruang dan mineral yang kaya energi - habitat potensial penyambutan bagi komunitas mikroba besar– “tetapi kami tidak tahu seperti apa ekosistem itu, ” kata Julie Huber, ahli kelautan mikroba di Marine Biological Laboratory di Woods Hole, Massachusetts. "Bukti Markus menunjukkan bahwa itu adalah dunia yang sangat berbeda."
Mikroba yang mendapatkan energi dari mineral, bukan dari sinar matahari, jauh dari langka. Bakteri yang disebut chemoautotrophic atau chemosynthetic yang paling terkenal adalah yang ditemukan di ventilasi hidrotermal di laut dalam. Beberapa bakteri ini hidup secara simbiotik dengan cacing tabung raksasa, kerang, dan kerang, yang menyediakan energi yang diproduksi secara kimia untuk organisme yang lebih besar ini ketika mereka “menghirup” air yang kaya belerang yang meletus dari lubang — tidak seperti cara tanaman mengubah sinar matahari menjadi energi di permukaan. Mikroba kemosintetik juga ditemukan di lumpur rawa-rawa garam, mangrove, dan padang lamun yang busuk dan miskin oksigen— "di mana pun Anda memiliki lumpur hitam yang bau, Anda bisa menjalani kemoautotropi, " kata Chuck Fisher, ahli biologi laut dalam di Pennsylvania Universitas Negeri di College Park.
Tapi apa yang membuat mikroba sub-dasar laut Lever berbeda adalah bahwa mereka tidak menggunakan oksigen sama sekali. Bakteri simbiotik pada ventilasi hidrotermal sering digambarkan sebagai "kehidupan tanpa sinar matahari, " tetapi mereka masih mengandalkan sinar matahari secara tidak langsung dengan menggunakan oksigen yang diproduksi matahari dalam reaksi kimia untuk menghasilkan energi. Mikroba kemosintetik dalam rawa-rawa garam memakan tanaman dan hewan yang membusuk, yang mendapatkan energinya dari sinar matahari. Bahkan sedimen laut dalam terakumulasi dari bermacam-macam hewan mati, tanaman, mikroba dan pelet tinja yang bergantung pada energi cahaya.
Mikroba kerak samudera, di sisi lain, sepenuhnya bergantung pada molekul yang mengandung non-oksigen yang berasal dari batu dan sepenuhnya dihapus dari fotosintesis, seperti sulfat, karbon dioksida dan hidrogen. "Dalam arti itu adalah alam semesta paralel, di mana ia berjalan pada jenis energi yang berbeda, " kata Lever. Molekul-molekul ini memberikan energi yang jauh lebih sedikit daripada oksigen, menciptakan semacam gerakan makanan lambat mikroba. Jadi, alih-alih membelah dan tumbuh dengan cepat seperti banyak bakteri berbasis oksigen, Fisher mencurigai bahwa mikroba di kerak bumi dapat membelah setiap seratus atau ribuan tahun.
Ventilasi hidrotermal, ditutupi dengan cacing tabung, memuntahkan asap belerang hitam di Juan de Fuca Ridge. Mikroba kerak samudera dikumpulkan ratusan meter di bawah dasar laut di bawah punggung bukit yang sama. (Foto melalui Universitas Washington; NOAA / OAR / OER) Tetapi hanya karena mereka lambat bukan berarti mereka tidak biasa. "Ada banyak data bahwa ada biosfer besar, sangat produktif di bawah permukaan, " kata Fisher.
Selain itu, ukuran populasi mikroba di berbagai daerah kerak bumi dapat sangat bervariasi, catat Huber. Melalui studinya tentang cairan yang ditemukan di antara celah-celah di kerak, ia mengatakan bahwa di beberapa daerah fluida mengandung jumlah mikroba yang sama dengan air laut dalam standar yang dikumpulkan di kedalaman laut 4.000 meter (2, 5 mil): sekitar 10.000 mikroba sel per mililiter. Di daerah lain, seperti di Juan de Fuca Ridge di Samudra Pasifik tempat Lever menemukan mikroba-nya, ada lebih sedikit sel, sekitar 8.000 mikroba per mililiter. Dan di daerah lain, seperti dalam cairan non-oksigen jauh di dalam lubang hidrotermal, mungkin ada sekitar 10 kali lebih banyak.
Bukan hanya jumlah mikroba yang bervariasi tergantung pada lokasi-mungkin juga spesies mikroba yang berbeda ditemukan dalam berbagai jenis kerak. "Berbagai jenis batuan dan jenis kimia yang berbeda harus menghasilkan berbagai jenis mikroba, " kata Andreas Teske, ahli ekologi mikroba laut dalam di University of North Carolina di Chapel Hill dan penulis bersama di kertas Lever. Juan de Fuca Ridge adalah daerah yang relatif panas yang penuh dengan batuan baru, yang cenderung terbuat dari mineral yang lebih reaktif dan dengan demikian mampu menyediakan lebih banyak energi. Bagian lain dari kerak lebih tua, terdiri dari mineral yang berbeda, dan lebih dingin. Dan, di beberapa daerah, air beroksigen mencapai ke celah-celah.
Air laut infiltrasi inilah yang membuat ekosistem sub-dasar laut ini tidak ada di pesawat yang sepenuhnya terpisah dari yang teroksigenasi. "Kerak bumi memainkan peran penting dalam memengaruhi komposisi kimia laut dan atmosfer, yang akhirnya memengaruhi siklus di bumi, " kata Lever . Beberapa senyawa yang diciptakan oleh mikroba kerak samudera dari batuan larut dalam air, dan pada akhirnya akan memasuki lautan. Belerang, misalnya, ada di magma — tetapi setelah mikroba menggunakannya untuk energi, belerang diubah menjadi sulfat. Kemudian larut dan menjadi nutrisi penting dalam rantai makanan laut.
Temuan Lever tentang komunitas mikroba di kerak bumi dapat mengkatalisasi komunitas ilmiah untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ini. Misalnya, jenis mikroba apa yang ditemukan di mana , apakah mereka berinteraksi melalui retakan yang saling berhubungan di batu, dan peran apa yang mereka mainkan dalam siklus mineral dan nutrisi? Dalam beberapa hal, ini adalah pekerjaan eksplorasi yang sangat mendasar. "Banyak hal yang kita lakukan di dasar laut mirip dengan apa yang kita lakukan di Mars sekarang, " kata Huber. "Mengontrol Keingintahuan sangat mirip dengan mengoperasikan ROV di bawah laut."
Pelajari lebih lanjut tentang laut dalam dari Smithsonian's Ocean Portal.
