Потепление Тихого океана нарушило привычные пищевые связи

Новости МирТесен

Периоды сильной жары в Тихом океане в 2013–2015 и 2019–2020 годах привели к сбоям в процессе поглощения углерода. Эти изменения повлияли на распределение питательных веществ на разных уровнях глубины. Обычно микрочастицы, содержащие углерод и являющиеся основным источником питания для организмов мезопелагиальной зоны, опускаются на глубину до километра, однако в указанные периоды они либо не достигали мезопелагиали, либо погружались всего на 400 метров.

В океане, как и на суше, естественный цикл питательных веществ включает в себя перенос углерода от фотосинтезирующих организмов к редуцентам, формируя своего рода «конвейер». В водной среде этот процесс направлен сверху вниз, до самой глубины. Наибольшее биоразнообразие наблюдается в двух условно выделенных по глубине зонах океана: эпипелагиальной (от 0 до 200 метров) и мезопелагиальной (от 200 до 1000 метров). Важно отметить, что рассматривается открытый океан, поскольку прибрежные районы имеют иную структуру, поэтому их не включают в данную классификацию.

Основная масса морских организмов, способных к фотосинтезу, населяет верхний слой океана (эпипелагиальный слой), где достаточно света. Преимущественно это фитопланктон – микроскопические водоросли. Они поглощают углекислый газ из атмосферы и из воды, преобразуя его в органические соединения и высвобождая при этом значительное количество полезных веществ. Эти вещества служат пищей для всех находящихся поблизости: начиная с микроскопических животных (зоопланктона) и заканчивая фильтрующими организмами – ракообразными, моллюсками и позвоночными (рыбами и китами).

Органические остатки, образовавшиеся в результате жизнедеятельности существ, питающихся планктоном, опускаются на большую глубину и служат пищей для обитателей мезопелагиали. В этой области фотосинтез сильно затруднен из-за недостатка солнечного света, поэтому ее иногда называют сумеречной зоной. Там доминируют хищники и редуценты – как микроскопические (включая бактерии), так и крупные. Однако все они зависят от поступления органики сверху, известного как «дождь», и непрерывно участвуют в дальнейшем захоронении углекислого газа.

Таким образом, Мировой океан удерживает атмосферный углерод на протяжении веков или даже тысячелетий. Любое существенное воздействие на морские экосистемы способно активировать процессы обратной связи, которые ускоряют глобальные изменения климата. В случае потепления океана, его способность к поглощению углекислого газа снижается, что приводит к увеличению концентрации газа в атмосфере, усилению парникового эффекта, дальнейшему снижению поглощения углерода океаном и, как следствие, еще большему ускорению парникового эффекта и так далее.

Специалисты из Исследовательского института аквариума залива Монтерей (MBARI, США), Института Hakai (Канада), университетов Сямэньского (Китай), Британской Колумбии (Канада) и Южно-Датского (Дания), а также Министерства рыболовства и океанов Канады провели исследование, направленное на оценку состояния морских экосистем при экстремальных температурах. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Communications.

Ученые изучили информацию, полученную в ходе наблюдений за океаническими волнами жары. Эти явления, в отличие от аналогичных процессов на суше, характеризуются значительно большей продолжительностью – температура воды повышается на несколько градусов по сравнению с обычными значениями или температурой окружающей водной поверхности. В последнее время такие волны жары отмечались в Тихом океане и были достаточно масштабными, чтобы получить собственные названия: «Капля» (The Blob) в период с 2013 по 2015 год и «Капля 2.0 (The Blob 2.0) в 2019-2020-х годах. В обоих случаях участки с температурой верхних слоев воды, повышенной на 1,5-2 градуса, занимали площадь от 800 до 1600 километров на северо-востоке Тихого океана.

В течение этих периодов функционировала разветвленная сеть автоматических буев, которые с периодичностью в несколько дней проводили измерения состояния морской воды на различных глубинах, включая температуру, соленость, а также концентрацию нитратов, кислорода, хлорофилла и органических веществ (частиц, содержащих углерод). Дополнительные сведения были получены из проб воды, взятых в ходе нескольких экспедиций, которые проводились параллельно с проектом «Капли». Специалисты изучили эти пробы на наличие ДНК-маркеров для определения видового состава водных организмов.

Анализ всех доступных данных вызвал обеспокоенность у авторов научной работы: во время волн жары пищевые цепи претерпевают существенные изменения. Значительная часть органики задерживается в эпипелагиали, не достигая более глубоких слоев. После возникновения первой «Капли» продуктивность фитопланктона увеличилась на второй год аномалии. Однако весь связанный с ней углерод оставался в верхних слоях воды, органика практически не опускалась ниже 200 метров.

Во время второго эпизода «Капли» органики концентрация веществ около поверхности оказалась еще выше, чем прежде, однако это увеличение нельзя было полностью объяснить жизнедеятельностью фитопланктона. Мелкие хищники способствовали перемешиванию и удержанию углерода в верхних слоях воды. В то же время, даже обитателям глубин в этот период не пришлось жаловаться на недостаток пищи: в 2019-2020 годах микрочастицы, содержащие углерод, в значительных объемах осаждались на глубину до 400 метров.

Авторы исследования подчеркивают, что данную информацию необходимо внимательно проанализировать и уточнить. Это обусловлено тем, что становится ясно, какое негативное воздействие оказывают океанические волны жары на морские экосистемы. На данный момент ученые не располагают данными о долгосрочных последствиях этого явления и о том, как временное нарушение «цепочки поглощения углерода» повлияло на климат Земли.