I de underjordiska floderna och översvämmade grottorna på Mexikos Yucatanhalvön, där Maya-lore beskrev en fantastisk underjord, forskare har hittat en kryptisk värld i sin egen rätt. Här, metan och bakterierna som matas av det bildar stiftet i ett ekosystem som liknar det som har hittats i djuphavskyla sipprar och vissa sjöar, enligt färsk forskning från Texas A&M University i Galveston, U.S. Geological Survey och ett team av medarbetare från Mexiko, Nederländerna, Schweiz och andra amerikanska institutioner.

Forskningen, utförs av forskare som är utbildade i grottdykning utöver sin andra expertis, är den mest detaljerade ekologiska studien någonsin för ett kustnära grott-ekosystem som alltid är under vattnet. Faktiskt, forskarna var tvungna att använda tekniker som tidigare använts av djuphavsfarkoster för att kunna studera miljön.

"Möjligheten att arbeta med ett internationellt team av experter har varit en anmärkningsvärd upplevelse för mig, sa David Brankovits, som är tidningens huvudförfattare och genomförde forskningen under sin doktorsexamen. studier vid TAMUG. "Att finna att metan och andra former av mestadels osynligt löst organiskt material är grunden för näringsväven i dessa grottor förklarar varför grottanpassade djur kan trivas i vattenpelaren i en livsmiljö utan synliga bevis på mat."

Studien utfördes i Ox Bel Ha-grottnätverket i nordöstra Yucatan, som beskrivs som en underjordisk mynning eftersom de översvämmade grottgångarna innehåller distinkta vattenlager bestående av sötvatten som matas av regn och saltvatten från kusthavet. Detta underjordiska mynningskomplex täcker ett område ungefär lika stort som Galveston Bay, den sjunde största ytmynningen i USA.

Sötvattendelen av grottorna och sänkhålen, som används för att komma åt grottorna och lokalt kallas cenoter, är viktiga sötvattenkällor för samhällen i hela Yucatan. Metan i grottorna bildas naturligt under djungelns golv och vandrar nedåt, djupare ner i vattnet och grottorna. I vanliga fall, all metan som bildas i jordar migrerar uppåt, mot atmosfären.

Detta sätter scenen för de bakterier och andra mikrober som ligger till grund för grottornas ekosystem. Mikroberna äter både metanet i vattnet och annat löst organiskt material som sötvattnet förde med sig från ytan. Mikroberna ger sedan bränsle till ett näringsnät som domineras av kräftdjur, inklusive en grottanpassad räkart som får cirka 21 procent av sin näring från metan.

"Processerna vi undersöker i dessa stratifierade grundvattensystem är analoga med vad som händer i det globala havet, speciellt i syreminimumszoner där deoxygenering är ett växande problem, säger John Pohlman, en medförfattare till studien och en USGS biogeokemist vars arbete från tidigt 90-tal motiverade forskningen. "Även om åtkomst till dessa system kräver specialiserad utbildning och strikt efterlevnad av säkerhetsprotokoll för grottdykning, i förhållande till komplexiteten hos en oceanografisk expedition, fältprogrammen vi organiserar är enkla och ekonomiska."

Ett överraskande fynd var hur viktigt det lösta organiska materialet som metan var för grottornas näringsnät. Tidigare studier hade antagit att majoriteten av det organiska materialet som matar mikroberna i grottorna kom från vegetation och annat detritus i den tropiska skogen som sköljde in i grottorna från cenoterna.

Dock, djupt inne i grottorna, där studien genomfördes, det finns väldigt lite av det där ytskräpet, så mikroberna är beroende av metan och de andra lösta organiska ämnen som sipprar nedåt genom taket i grottorna.

Tom Iliffe, en professor vid marinbiologiska institutionen vid TAMUG som har studerat den biologiska mångfalden, evolution och bevarande av marina grottdjur i nästan 40 år, anmärkningar, "Att tillhandahålla en modell för den grundläggande funktionen hos detta globalt distribuerade ekosystem är ett viktigt bidrag till kustens grundvattenekologi och etablerar en baslinje för att utvärdera hur havsnivån stiger, turistutveckling vid havet och andra stressfaktorer kommer att påverka livskraften för dessa ljuslösa, matfattiga system."