Спутники NASA зафиксировали признаки истощения океана

Новости МирТесен

Согласно выводам международной группы ученых, умеренное повышение температуры океана приводит к тому, что морской планктон перестает получать необходимые для существования питательные вещества. Данный процесс распространяется на обширные акватории и способен в перспективе существенно трансформировать экосистемы на всей Земле.

Фитопланктон, микроскопические водоросли, населяют верхние слои водной среды и являются ключевым элементом морской пищевой цепи. Состояние этих организмов непосредственно влияет не только на рыбные запасы, но и на способность океана поглощать избыточное количество углекислого газа. Также стоит отметить, что эти небольшие существа производят приблизительно половину кислорода на Земле, что способствует поддержанию стабильного климата.

Международная группа океанологов, включающая ученых из Калифорнийского университета в Ирвайне (США) и специалистов NASA, провела исследование. Как следует из результатов работы, опубликованной в журнале Science Advances, этот природный ресурс столкнулся с ощутимой опасностью. Для определения степени серьезности ситуации ученые изучили данные, полученные со спутника NASA Aqua за последние два десятилетия. На его борту установлен специальный инструмент, который постоянно регистрирует цвет поверхности океана, поскольку зеленоватый оттенок воды, как правило, свидетельствует о большом количестве микроводорослей.

Авторы научной работы не ограничились приблизительной оценкой численности планктона, а провели исследование его физиологического состояния. Анализ показал, что соотношение углерода и хлорофилла в клетках явно свидетельствует о том, что организмы подвержены стрессу, вызванному недостатком питания. Ученые сопоставили данные спутниковых снимков с результатами отбора проб воды во время экспедиций, а также провели генетический анализ бактерий прохлорококков, являющихся основным компонентом планктона. В условиях дефицита питательных веществ в их ДНК возникают специфические маркеры, которые удалось идентифицировать исследователям.

В ходе проведенного исследования ученым впервые удалось создать всемирную карту зон «океанического голода». Наиболее критическая обстановка наблюдается в субтропических круговоротах – обширных и малоподвижных областях Атлантического, Тихого и Индийского океанов.

Такое явление объясняется фундаментальным физическим принципом: при повышении температуры вода увеличивается в объеме, что приводит к уменьшению ее плотности. Глобальное потепление вызвало значительное нагревание верхнего слоя океана, сделав его менее плотным. Этот слой, подобно маслу на воде, удерживается на поверхности, в то время как более глубокие слои остаются холодными, плотными и тяжелыми.

В обычном состоянии океан непрерывно перемешивается под воздействием ветров и течений, что обеспечивает подъем минералов из глубинных, холодных слоев к поверхности. Но в настоящее время разница в плотности между слоями воды стала настолько значительной, что естественное перемешивание остановилось. Силы ветра оказывается недостаточно для преодоления этого препятствия, которое исследователи называют термоклином.

В конечном счете это привело к серьезному нарушению равновесия в экосистеме. Для осуществления фотосинтеза микроскопическому планктону необходим солнечный свет, который доступен только на поверхности воды. Однако теперь источники питания этого планктона – азот, фосфор и железо – оказались заблокированными на большой глубине. Таким образом, организмы остались в освещенном солнцем слое, но окружены водой, лишенной необходимых питательных веществ.

Северная Атлантика представляет собой любопытный случай: здесь обитающий планктон обладает способностью эффективно использовать фосфор, благодаря чему он сохраняет жизнеспособность даже в условиях его недостатка.

Исследователи обратили внимание на то, что уровень стресса у микроорганизмов меняется в соответствии с естественными климатическими колебаниями. К примеру, во время похолодания вода из глубинных слоев более интенсивно поднимается к поверхности, обеспечивая планктону кратковременное увеличение питательных веществ. Тем не менее, за этими природными изменениями кроется тревожная тенденция: в период с 2002 по 2021 год наблюдался постоянный рост средней температуры океана, что привело к расширению территорий, характеризующихся хроническим дефицитом питания.

Заметно, что предсказания, сделанные авторами недавнего исследования, не совпадают с данными, полученными посредством наблюдений со спутников, изучающих Землю. В публикации Nature, вместе с тем, эти данные свидетельствуют об обратном: Мировой океан активно зеленеет, что связано с ростом численности фитопланктона.

Анализ предыдущих периодов глобального потепления, например, палеоценового-эоценового термического максимума, когда температура на планете была на 10 градусов Цельсия выше, чем прогнозируется в ходе современного потепления, также не демонстрирует уменьшения численности планктона в океане. Более того, ископаемые останки организмов этого периода, обнаруженные в соответствующих геологических слоях, встречаются чаще, чем в более поздних, более холодных отложениях.

Наблюдения, сделанные сегодня на нашей планете, подтверждают это: концентрация фитопланктона на единицу площади оказывается больше в теплых тропических и экваториальных водах по сравнению с водами умеренных широт, а тем более – арктическими.