hydrotermiske væld

Dykning med batyskafer førte i 1977 til den første opdagelse af hydrotermiske væld nær Galápagosøerne. Snart efter fulgte fund ved Østpacifiske Længderyg og i det nordøstlige Stillehav, senere i sprækkezonen på den vældige Midtatlantiske Ryg og i det vestlige Stillehavs bag-øbue-centre, dvs. på "bagsiden" (vestsiden) af oceaniske øgrupper. Dybderne er 1.650-3.650 m.

Som følge af de geologiske og kemiske forhold i spredningszonerne kan der i forbindelse med udstrømningen af varmt vand opbygges skorstenslignende strukturer, rygere, (black smokers og white smokers). Ud over forskellige metal-ioner indeholder det udstrømmende vand store mængder svovlbrinte og kuldioxid, mens ilt tilgår fra det omgivende kolde bundvand. I stedet for de grønne planters fotosyntese ved solenergi foregår der en på jordvarmen baseret kemosyntese, hvor især sulfider udnyttes af autotrofe bakterier i omdannelsen af kuldioxid, vand og nitrat til organisk stof.

Det er næringstilskuddet, ikke varmen, som betinger koncentrationen af bakterier i og nær ved åbningerne for udstrømmende vand. Her forekommer de fritsvævende i vandet, som kan få en mælkeagtig farve, eller som måtter på lava og sedimenter eller siddende på dyrenes overflade. Andre indgår i et hidtil ukendt samliv (symbiose) inde i deres værtsdyr. Disse tilvejebringer de uorganiske stoffer for bakterierne, som tjener til føde for værten.

I østlige Stillehav domineres vældåbningerne af tre kæmper: de op til 1 m lange og 1,5 cm tykke vældorme (Riftia mfl.) i 1-3 m lange rør, de indtil 30 cm lange, hvide muslinger (Calyptogena) og de knap så store, gulbrune hestemuslinger (Bathymodiolus). Vældormene mangler mund, tarm og gat, og halvdelen af deres vægt udgøres af et svampet organ (trophosom), tæt pakket med symbiotiske bakterier, som også findes i muslingerne. Meget talrige er i øvrigt børsteorme og små hueformede eller rundagtige snegle på klipper og på vældormenes rør. Omkringstrejfende er store, blinde, hvide krabber af en ny overfamilie (Bythograeoidea), enkelte rejer, vældfisk (Bythites) og mange arter vandlopper på og mellem ormene og muslingerne. De skorstensagtige rygere (white smokers) på lokaliteterne 13° nordlig bredde og 21° nordlig bredde er tæt besat med rørboende rygerorme bevokset med bakterier og tilhørende den nye familie Alvinellidae.

Fjernere fra åbningerne dominerer fastsiddende filtratorer som kalkrørsorme, søanemoner og rankefødder (rurer og langhalse), der lever af mikroorganismer. Blandt dem færdes børsteorme, troldhummere, konksnegle og ålekvabbeagtige fisk. Perifert tiltrækkes ikke-vælddyr af den føde, de herude kan få fat i: bl.a. den tæppedannende spagettiorm (en agernorm), en ejendommelig, forankret blæregople, søpølser og fisk (langhaler).

I det nordøstlige Stillehav ud for Oregon, USA, mangler hestemuslinger, krabber og rejer, og vældormene tilhører en anden familie (Ridgeiidae).

Afvigende er også bag-øbue-vældene i det vestlige Stillehav. Her dominerer, foruden flere arter hestemuslinger, to knap 10 cm store snegle (Alviniconcha og Ifremeria), som ikke er fundet andetsteds. Både muslingerne og sneglene har symbiotiske bakterier i gællerne. Også vældormene tilhører andre familier og er fåtallige.

Dyrene på den Midtatlantiske Ryg er meget anderledes. Vældorme og hvide muslinger er på de to sydlige lokaliteter afløst af enorme mængder af seks arter rejer med symbiotiske bakterier under skjoldet; de hører til samme rejefamilie som Stillehavsarterne. Desuden mangler bl.a. ryger- og kalkrørsorme, mens en bythograeid krabbe er almindelig. 1.300 km nordligere er i stedet for rejer en lokal art af hestemusling altdominerende.

De autotrofe bakterier er overalt primærproducenterne. De symbiotisk levende bakterier er eneste fødekilde for vældormene og de store hvide muslinger, mens hestemuslinger, rygerorme, de store veststillehavs-snegle og muligvis de atlantiske rejer tillige kan optage anden føde på almindelig vis. Andre primærkonsumenter er dyr, der græsser på bakteriemåtterne (især huesnegle), samt filtratorer som søanemoner, kalkrørsorme og rankefødder. Detritus- og/eller ådselædere, fx mange børsteorme, tanglopper, rejer, troldhummere og fisk, græsser sandsynligvis tillige på bakterierne. Der er kun få rovdyr: konksnegle, krabber og fisk.

I 1996 kendtes ca. 420 dyrearter fra de hydrotermiske væld; af disse findes 391 (93 %) kun her (dvs. er endemiske). Intet andet økosystem eller geografisk område på kloden har så høj grad af endemisme. Lige så enestående er antallet af endemiske slægter (113 eller 52 %) og familier (20 eller 20 %). Ca. to nye arter opdages hver måned.

Denne udprægede endemisme på slægts- og familieniveau markerer økosystemets høje alder. Også fossile vidnesbyrd for flere grupper rækker langt tilbage, fx vældorme 400-600 millioner år, huesnegle, hestemuslinger og rankefødder 120-250 millioner år og krabber 75 millioner år.

De enkelte felter er ustabile og kortlivede som følge af stadige ændringer i mængden af udstrømmende, næringsholdigt vand. Ofte har man ved gentagne dykninger konstateret forbløffende forskelle, fx en særdeles hurtig opbygning og nedbrydning af rygerne, en total bortdøen af skove af vældorme, hvide muslinger og andre. på mindre end fem år og andetsteds en fremvækst af meterhøje vældorme på kun 20 måneder.

Det ustabile miljø gør en effektiv spredning særlig påkrævet. Blandt de voksne dyr har kun svømmere som tanglopper, rejer og fisk gode muligheder. Al anden spredning må ske på larvestadiet. Larverne kan enten være lecitotrofe, dvs. de fødes med og lever af deres blommesæk eller produceres af forholdsvis få, store æg (dels hvide muslinger og visse snegle, dels troldhummere), eller være planktotrofe, dvs. de kan optage føde undervejs og har dermed normalt større mulighed for spredning (vældorme, hestemuslinger, visse snegle, rejer og krabber).

Spredningen har måttet ske via sprækkezonerne på de globalt forløbende rygge eller for de isoleret beliggende centre i det vestlige Stillehav måske via nu forsvundne sprækkezoner eller via "trædesten" i form af koldtvands-sivefelter eller hvalkadavere, hvor faunaen pga. svovlbrintetilskud også er baseret på kemosyntese.

Generelt betyder større afstande mellem vældlokaliteterne større forskelle i faunaen. 48 arter fra Galápagos er morfologisk (men muligvis ikke alle genetisk) identiske med dem fra 13° nordlig bredde/21° nordlig bredde (afstand 3.000 km); det samme gælder fem arter i østlige og vestlige Stillehav. Langt større overensstemmelse findes på slægts- og især familieniveau, hvor endog seks slægter og ni familier (bl.a. rejer og krabber) er fælles for Stillehavet og Atlanterhavet. Dog er som nævnt nogle lokaliteter også stærkt afvigende på højt niveau, fx i vestlige Stillehav forekomsten af symbiotiske snegle og i Atlanterhavet af rejer i stedet for vældorme m.m.

Det hydrotermiske økosystem med dets kemosyntetiske livsgrundlag og helt enestående fauna kan med rette betegnes som en af 1900-tallets største biologiske opdagelser.