Как изменение климата нарушает биологические часы океана с непредсказуемыми долгосрочными последствиями

Ежегодно в средних широтах планеты происходит уникальное явление — весеннее цветение фитопланктона. Видимые из космоса, обширные эфемерные нитевидные пятна зеленого и синего цветов формируются океанскими течениями. Это скопление микроскопических водорослей на поверхности океана, рост которых стимулируется удлинением светового дня и уменьшением штормовой активности с приходом весны. Однако сроки этого цветения, вероятно, будут меняться из-за изменения климата, что повлияет на множество видов, чьи биологические циклы адаптированы к использованию этого пика доступности пищи.

Это изменение критически важно, поскольку весеннее цветение фитопланктона работает как метроном для годовых циклов в океане. Например, зоопланктон Calanus finmarchicus проводит зиму в состоянии диапаузы на глубине и поднимается к поверхности именно для питания во время цветения. Многие рыбы и моллюски также синхронизируют нерест так, чтобы появление молоди совпадало с пиком обилия корма. Эта взаимосвязь, известная как гипотеза совпадения/несовпадения, означает, что энергетические потребности потребителей должны «совпадать» с пиком доступности ресурсов. Нарушение синхронизации из-за сдвига сроков цветения может иметь катастрофические последствия для всей пищевой цепи.

Новое исследование на шельфе Ньюфаундленда и Лабрадора в северо-западной части Атлантического океана предложило механизм, объясняющий начало цветения. Ключевым фактором является переход от зимы к весне, который вызывает рестратификацию — расслоение вод по плотности из-за более спокойных ветров, потепления и притока пресной воды. Это расслоение удерживает клетки фитопланктона у поверхности, позволяя им накапливаться и создавать цветение. Эта модель успешно предсказывает сроки цветения за более чем два десятилетия.

Исследование показало, что более теплый климат связан с более ранней рестратификацией, более ранним цветением фитопланктона и большей численностью ключевых видов зоопланктона, таких как Calanus finmarchicus, в регионе. Для холодного региона это может означать повышение продуктивности экосистемы. Однако вопрос о том, как долго эти изменения останутся благоприятными в условиях быстро меняющегося климата, остается открытым.