Арктические фитопланктонные сообщества в прибрежных водах остаются продуктивными, несмотря на переменчивые условия среды
Фитопланктонные сообщества в арктических водах демонстрируют неуменьшающуюся продуктивность и биоразнообразие даже при усилении закисления океана и изменении доступности света или температуры. Они формируют основу арктической пищевой сети и оказываются чрезвычайно выносливыми. К такому основному выводу пришли исследователи из Института Альфреда Вегенера (AWI) совместно с канадскими коллегами в исследовании, опубликованном в журнале Nature Climate Change. Однако для понимания того, сможет ли фитопланктон — источник пищи для тюленей, китов и промысловых рыб Арктики — в конечном итоге справиться с глобальным изменением климата, требуется гораздо больше исследований.
Фитопланктон в прибрежных водах Арктики вынужден справляться с экстремальными и сильно меняющимися условиями: постоянной темнотой под метровым льдом, круглосуточным солнцем, изменчивой солёностью и периодическим поступлением мутной пресной воды из рек, и всё это — при ледяных температурах. Хотя это серьёзные испытания, в эпоху глобальных изменений они могут стать преимуществом, так как помогли арктическому фитопланктону адаптироваться к переменчивым условиям в ходе эволюции. Это одно из возможных объяснений того, почему некоторые сообщества фитопланктона могут успешнее акклиматизироваться к глобальным изменениям, чем их аналоги из регионов со стабильными условиями, поясняет ведущий автор исследования, биолог д-р Клара Хоппе из AWI.
«Мы смогли показать, что некоторые фитопланктонные организмы, важнейшие первичные продуценты Арктики, чрезвычайно устойчивы. Например, они демонстрируют меньшую чувствительность к закислению океана, чем мы привыкли видеть у сообществ из Южного океана или умеренных широт», — говорит Клара Хоппе. В серии экспериментов с естественными фитопланктонными сообществами она варьировала температуру, доступность света и уровень pH, измеряя продуктивность фитопланктона.
В девяти из десяти экспериментов продуктивность оставалась неизменной. Только в эксперименте с самой низкой температурой (+1,8 °C) усиление закисления привело к значительному снижению продуктивности; при других испытанных температурах (от +3 до +8 °C) закисление океана не оказывало измеримого эффекта в ходе одно-трёхнедельных экспериментов. Авторы пишут: «Фитопланктон, по-видимому, способен переносить более высокие уровни протонов, лежащие в основе снижения pH, при условии, что температура не опускается ниже определённого порога».
Команда объясняет общую способность фитопланктона из прибрежных регионов оставаться продуктивным в переменчивых условиях несколькими механизмами. Во-первых, отдельные организмы, как показали дальнейшие лабораторные эксперименты AWI, способны гибко акклиматизироваться к различным условиям. Во-вторых, многие виды диатомей производят споры, которые могут годами сохраняться на морском дне. При наступлении благоприятных условий споры «прорастают» и инициируют цветение фитопланктона. Таким образом, существует «банк семян», обеспечивающий высокое межвидовое и внутривидовое разнообразие, что позволяет подниматься и процветать тем видам и штаммам, которые лучше всего подходят для множества комбинаций условий среды.
«Первичная продукция в Арктике — это важнейшая экосистемная услуга, от которой будут зависеть и всё более значимые в коммерческом плане рыбные промыслы. В наших лабораторных экспериментах мы смогли показать, что эти продуценты удивительно устойчивы к уровням закисления океана, которые мы ожидаем к концу века, — и это хорошая новость», — говорит биолог AWI Клара Хоппе. Тем не менее важно понимать пределы и «цену» этой устойчивости, в чём данное исследование внесло ценный вклад. Можно ли на его основе делать выводы о сложной пищевой сети в природе, покажут только дальнейшие исследования.