Волны тепла, подобные «капле», могут снизить роль океана как поглотителя углерода

Канадские и европейские исследователи в сотрудничестве с Объединенным институтом генома Министерства энергетики США провели крупномасштабное исследование воздействия одной из крупнейших морских волн тепла за всю историю наблюдений — в просторечии известной как Blob — на микроорганизмы Тихого океана. Их наблюдения показывают, что резкие изменения температуры моря влияют не только на более крупную морскую жизнь.

Согласно исследованиям Университета Британской Колумбии и Университета Южной Дании, сильная двухлетняя жара могла временно ослабить способность Тихого океана связывать углерод. Предоставлено: Джоди Райт.

«Волны тепла, такие как Blob, могут снизить биологическую роль океана как поглотителя углерода для фиксированного атмосферного углерода», — сказал доктор Стивен Халлам, микробиолог из Университета Британской Колумбии и автор статьи, опубликованной в Биология коммуникации с природой.

Этот процесс «биологического насоса» является важным механизмом для смягчения воздействия человеческой деятельности на климат Земли, — сказала соавтор исследования доктор Коллин Келлог, научный сотрудник Института Хакаи. «Океан — это огромный глобальный резервуар для атмосферного углекислого газа. Если морские волны тепла уменьшают способность углекислого газа поглощаться океаном, это сужает этот резервуар и оставляет больше этого парникового газа в атмосфере ».

Микробы составляют основу морской пищевой сети, выполняя важные функции, такие как синтез и переработка органических веществ. Очень мало известно о том, как на этих невидимых членов сообщества влияют морские волны тепла, но понимание их реакции может стать важным признаком для остальной части морской пищевой сети.

«Морские волны тепла — одна из серьезных проблем, связанных с изменением климата», — объясняет доктор Сачиа Травинг, ведущий автор исследования в Университете Южной Дании. «Знание того, как они влияют на микробы — одни из самых маленьких, но наиболее распространенных организмов на Земле, — поможет нам понять, как волны тепла повлияют на жизнь в наших океанах будущего».

Чтобы изучить эти ответы, в исследовании приняли участие исследователи из UBC, Канадского института рыбного хозяйства и океанов океанологии и Института Хакаи. Они объединили семь лет секвенирования ДНК и океанографических измерений с буйка в открытом море, известного как Ocean Station Papa (OSP), чтобы составить схему структуры микробных сообществ до и во время самой сильной морской жары в последнее время.

OSP — конечная станция трансекты линии P. Линия P, работающая непрерывно с 1956 года, является одним из самых продолжительных океанографических временных рядов в мире и состоит из 26 гидрографических станций, берущих начало в прибрежных водах Британской Колумбии и направляющихся на запад к OSP, на расстоянии более 1400 км от побережья.

Основное влияние, которое исследователи наблюдали во время Blob, который начался в 2013 году, был рост числа микробов, специализирующихся на выживании в условиях большего ограничения количества питательных веществ. Этот сдвиг, вероятно, был ответом на изменения в составе фитопланктона региона, в результате которых уменьшилось количество более крупных клеток, которые способствуют образованию частиц органического вещества. Это уменьшение количества крупных частиц, в свою очередь, препятствует биологическому насосу океана и его способности действовать как поглотитель углерода.

Отбор проб воды на трансекте линии P, Тихий океан. Предоставлено: Гленн Купер.

Исследования показали, что морские волны тепла являются прямым следствием изменения климата. Эти аномальные теплые водоемы возникают все чаще по мере повышения глобальной температуры и нарушают экосистемы, в которых они появляются. Предыдущая работа над Blob документально подтвердила его обширное воздействие на жизнь в северо-восточной части Тихого океана, от фитопланктона, зоопланктона и популяций рыб до морских млекопитающих и птиц.

Текущая работа распространяет эти воздействия на микробные пищевые сети, лежащие в основе переноса и связывания углерода в океане, одновременно усиливая необходимость в непрерывных измерениях временных рядов для более точного прогнозирования воздействия изменения климата на основные функции и услуги экосистем.