Підкислення океану загрожує фітопланктону та вуглецевому балансу

13 березня 2025 р. 20:37

13 березня 2025 р. 20:37

Дослідження Принстонського та Сяменьського університетів виявило , що підкислення океану може зменшити здатність фітопланктону фіксувати вуглець у тропічних і субтропічних водах, що загрожує глобальному вуглецевому циклу та морським харчовим ланцюгам.

Основні результати шестирічного дослідження

Тривале дослідження показало чіткий вплив підвищеного вмісту CO? на морські екосистеми. Вчені спостерігали значне зниження активності еукаріотичного фітопланктону в умовах підвищеного рівня вуглекислого газу. Несподівано, ціанобактерії залишилися стійкими до цих змін. Такі відмінності у реакції різних організмів формують новий погляд на майбутнє океанів.

Втрата близько 10% первинної продукції в оліготрофних океанах матиме глобальні наслідки . Оліготрофні води – це зони з низьким вмістом поживних речовин. Вони покривають значну частину світового океану. Екстраполяція результатів дослідження на всі подібні регіони показує вражаючі цифри.

Загальна втрата може скласти приблизно 5 мільярдів метричних тонн первинної продукції щороку. Це становить близько десятої частини всього вуглецю, який фіксується океаном. Дослідження опубліковане в престижному журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Підкислення океану та його вплив

Світовий океан поглинає близько 30% антропогенних викидів вуглецю. Це приблизно 3,3 мільярда метричних тонн щороку. Поглинання CO? знижує рівень pH морської води, спричиняючи підкислення океану. Цей процес впливає на різні морські види та функції екосистем.

Лабораторні дослідження показали різноманітні реакції фітопланктону на підкислення. Деякі види отримують вигоду від підвищеної ефективності, зумовленої СО?. Інші страждають від порушення гомеостазу pH та змін у доступності поживних речовин.

Більшість попередніх досліджень фокусувалися на середніх та високих широтах. У цих зонах переважають великі види фітопланктону: діатомові водорості та кокколітофори. Проте до цього дослідження бракувало даних про ультраоліготрофні тропічні та субтропічні води.

Методологія та експериментальний підхід

Науковці провели 48 експериментів на 45 станціях у різних морських регіонах. Дослідження охопило північно-тихоокеанський субтропічний кругообіг, Південно-Китайське море та перехідну зону. Вчені використовували мікрокосмоси об’ємом 10-20 літрів для створення контрольованих умов.

Експерименти моделювали два сценарії: сучасний рівень CO2 (400 мкАтм) та прогнозований рівень підкислення (700 мкАтм). Другий сценарій відповідає прогнозованому стану океанів за умов помірних викидів у майбутньому. Інкубація тривала приблизно три дні в кожному експерименті.

Результати показали послідовне зниження первинної продукції в північній частині Тихоокеанського субтропічного кругообігу та Південно-Китайському морі. Чисельність дрібного еукаріотичного фітопланктону скоротилася на 30% влітку і на 15% взимку в північній частині Тихоокеанського субтропічного кругообігу.

Вплив поживних речовин на реакцію фітопланктону

Цікаво, що ціанобактерії, такі як Prochlorococcus і Synechococcus, не зазнали суттєвих змін. У деяких випадках чисельність Synechococcus навіть зросла. Це свідчить про різну чутливість різних груп фітопланктону до підкислення.

Обмеження азоту виявилося критичним фактором у реакції на підкислення. Станції з глибшими нітраклінами показали сильніше зниження первинної продукції. Нітракліна – це глибина, на якій рівень нітратів в океані починає зростати.

У додаткових експериментах додавання нітратів пом’якшило негативний вплив підкислення. Це збільшило ріст еукаріотичного фітопланктону та підвищило різноманітність угруповань. Такий результат підтверджує гіпотезу про модулюючу роль поживних речовин у впливі підкислення на екосистеми.

Глобальні наслідки для вуглецевого циклу та екосистем

Прогнозоване зменшення первинної продукції на 10% матиме далекосяжні наслідки. Це послабить здатність океану підтримувати життя. Фітопланктон – основа морських харчових ланцюгів. Його скорочення вплине на всі вищі трофічні рівні, включаючи комерційне рибальство.

У довгостроковій перспективі це може прискорити зміну клімату. Менша кількість фітопланктону означає меншу здатність океану поглинати вуглекислий газ. Це створить позитивний зворотний зв’язок у процесі глобального потепління.

Ці результати підкреслюють важливість зменшення викидів CO2 для захисту морських екосистем. Вони також демонструють взаємозв’язок між здоров’ям океану та стабільністю глобального клімату, наголошуючи на необхідності комплексного підходу до вирішення екологічних проблем.

Наука