Международная группа океанологов из Калифорнийского университета в Ирвайне и эксперты NASA провели масштабное исследование, результаты которого были опубликованы в журнале Science Advances.
Ученые использовали данные со спутника NASA Aqua, собранные за последние 20 лет, чтобы выяснить, как потепление океана влияет на микроскопические водоросли фитопланктон.
Эти крошечные организмы служат основой морской пищевой цепочки, вырабатывают около половины кислорода на планете и помогают океану поглощать углекислый газ.
Специалисты раскрыли неожиданную тайну: глобальное потепление лишает планктон питательных веществ, вызывая массовый океанический голод.
Как спутники зафиксировали голодание планктона
Метод анализа цвета и генетики
Специальный прибор на борту спутника Aqua непрерывно фиксировал цвет океанической поверхности, поскольку зеленоватый оттенок воды обычно указывает на обилие микроводорослей.
Однако авторы работы не просто подсчитали количество планктона, а изучили его внутреннее состояние, обратив внимание на соотношение углерода и хлорофилла в клетках.
Этот показатель четко указал, что организмы испытывают стресс от нехватки пищи.
Ученые сопоставили спутниковые снимки с реальными пробами воды из экспедиций, а также провели генетический анализ бактерий прохлорококков, составляющих основу планктона.
При дефиците питания в их ДНК появляются особые маркеры, которые исследователи научились считывать.
В результате им удалось составить первую в истории глобальную карту океанического голода.
Почему океан перестал кормить планктон
Физический барьер термоклин
Причиной аномалии стал базовый физический закон: при нагревании вода расширяется, а ее плотность снижается.
Из за глобального потепления самый верхний слой океана сильно прогрелся и стал очень легким, буквально плавая на поверхности подобно слою масла на воде.
Глубокие слои остаются холодными, плотными и тяжелыми.
В нормальном состоянии океан постоянно перемешивается ветрами и течениями, благодаря чему минералы из холодной глубины поднимаются к поверхности.
Теперь разница в плотности между слоями стала настолько огромной, что естественное перемешивание прекратилось.
Энергии ветра просто не хватает, чтобы преодолеть этот барьер, который ученые называют термоклином.
Самая тревожная ситуация сложилась в субтропических круговоротах, то есть в гигантских малоподвижных областях Атлантического, Тихого и Индийского океанов.
Неожиданное противоречие с другими наблюдениями
Авторы исследования заметили, что уровень стресса микроорганизмов колеблется вместе с естественными климатическими циклами.
В периоды похолодания вода из глубин активнее прорывается наверх, и планктон временно получает больше питания.
Однако за этими природными качелями скрывается опасный долгосрочный тренд: с 2002 по 2021 год средняя температура поверхности океана неуклонно росла, а вместе с ней увеличивались масштабы зон хронического голода.
Интересно, что прогноз данного исследования расходится с эмпирическими наблюдениями со спутников Земли, которые фиксируют прямо противоположный процесс, а именно быстрое озеленение Мирового океана из за увеличения количества фитопланктона.
Опыт прошлых глобальных потеплений, включая палеоцен эоценовый термический максимум, когда температуры были на 10 градусов выше современных, тоже не показывает сокращения количества планктона.
Напротив, находки организмов из тех слоев встречаются чаще, чем из более поздних и прохладных периодов.
В более теплых водах тропиков и экватора удельная масса фитопланктона на единицу поверхности выше, чем в умеренных или полярных широтах.
Таким образом, тайна океанов пока не получила однозначного ответа, но исследование NASA впервые указало на скрытый механизм голодания планктона, который может в будущем кардинально изменить морские экосистемы.
