Дослідники виявили значні зміни в моделях росту глибоководного фітопланктону через глобальне потепління, як показали 33-річні дослідження поблизу Бермудських островів. Ці мікроскопічні водорості, важливі для морських харчових ланцюгів і поглинання вуглекислого газу, демонструють різноманітні реакції залежно від глибини, причому глибші шари збільшують біомасу, а поверхневі шари демонструють зниження хлорофілу.
Під поверхнею океану у відповідь на глобальне потепління процвітають крихітні водорості, відомі як фітопланктон. Це відкриття стало результатом нещодавнього дослідження, опублікованого в журналі Nature Climate Change, яке містить безпрецедентний довгостроковий аналіз — протягом трьох десятиліть — цих мікроскопічних рослин, невидимих для супутників моніторингу океану.
Фітопланктон є основою морської харчової мережі. Їх споживає трохи більший зоопланктон (мікроскопічні тварини), який, своєю чергою, поїдається маленькою рибою, потім все більшою рибою і так далі вгору по харчовому ланцюгу. Отже, будь-які зміни в популяціях фітопланктону можуть мати каскадний вплив на всю морську екосистему, впливаючи на всі організми, аж до великих хижаків, таких як акули та кити. Тому розуміння того, як фітопланктон адаптується до зміни клімату, є життєво важливим для прогнозування майбутнього здоров’я наших океанів.
Стратифікація та шари фітопланктону
Понад 70% освітленого сонцем глобального океану стратифіковано принаймні на два шари, постійно або сезонно. Так само ці мікроскопічні організми існують у двох різних шарах: поверхневий фітопланктон у добре освітленому бурхливому верхньому океані та ті, що живуть глибше, де мало світла, але багато поживних речовин.
Поверхневий фітопланктон легко контролювати за допомогою супутників, які можуть виявляти їх на основі кольору океану та здатні спостерігати величезні території в режимі реального часу. Проте ці супутники можуть фіксувати лише те, що відбувається з фітопланктоном у верхніх 50 метрах або близько того, навіть у найчистіших водах. Глибинний фітопланктон регулярно не контролюється за допомогою супутників, і ми все ще дуже мало знаємо про нього.
Це серйозне обмеження. Більш глибокий фітопланктон становить значну частину (вважається, що близько 10%-30%) загальної біомаси фітопланктону. Незважаючи на слабке освітлення, надходження поживних речовин знизу означає, що вони виробляють значну частину нової біомаси, створеної в океанах за допомогою фотосинтезу, і їх «цвітіння» (раптове збільшення загальної біомаси) може тривати довше, ніж їхні поверхневі аналоги.
Динаміка поверхневого та глибинного фітопланктону
Щоб дослідити обидва шари фітопланктону, ми використали дані, отримані з кораблів за 33 роки з місця поблизу Бермудських островів у Саргасовому морі, зазвичай спокійному регіоні посеред кількох основних течій у Північній Атлантиці. Це одне з небагатьох місць у світі, де ці дані регулярно збираються протягом такого тривалого часу.
Потім ми використали новий інструмент двошарового моделювання, щоб окремо проаналізувати поверхню та підповерхню океану. Ми виявили, що глибоководний фітопланктон збільшує свою сукупну біомасу у відповідь на потепління в Північній Атлантиці, особливо враховуючи прискорення потепління за останнє десятиліття.
Поверхневий фітопланктон тим часом знизив рівень хлорофілу і виглядає менш зеленим. Це може бути пов’язано з тим, що вони звикли до більш високого рівня світла біля поверхні, оскільки більш теплі поверхневі води мають тенденцію менше змішуватися з тими, що знаходяться внизу, утримуючи їх у більш освітлених умовах протягом довшого періоду часу. Це також може бути пов’язано з тим, що зеленіші види фітопланктону витісняються тими, які краще пристосовані до яскравіших умов на поверхні з низьким вмістом поживних речовин. Ці види зазвичай виробляють менше хлорофілу, що призводить до менш зеленого фітопланктону.
Важливість моніторингу підповерхневого фітопланктону
Ці зміни можуть мати широкомасштабні наслідки для морських екосистем і того, як океан може видаляти вуглекислий газ з атмосфери. Ми припускаємо, що глибоководне співтовариство фітопланктону може підтримувати іншу харчову мережу, ніж спільнота на поверхні, і може вносити значну частку органічної речовини, яка занурюється глибше в океан у вигляді «морського снігу».
Ось чому моніторинг цього «невидимого лісу» фітопланктону під поверхнею має вирішальне значення, оскільки він залишається прихованим від супутників, і інакше ці зміни могли б залишитися непоміченими.
Наступним кроком є використання плавучих океанських роботів для моніторингу фітопланктону на великих глибинах, доповнюючи супутникові дані. Ці роботи вже існують і надають цінні дані з-під поверхні океану, за межами досяжності супутників. Інші технології включають лідарні супутники з більш глибоким оглядом. Однак, як і роботи, вони ще не працюють достатньо довго, щоб повністю вловити довгострокові тенденції глибоководного фітопланктону.
