Соотношение питательных веществ в океане меняется, что ставит под сомнение давнюю модель соотношения Редфилда

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, показало, что химический состав Мирового океана претерпевает изменения. За последние десятилетия ключевые соотношения питательных веществ, критически важных для морской жизни, отклоняются от давно принятого соотношения Редфилда.

Используя самый большой на сегодняшний день глобальный набор данных по стехиометрии океана, ученые обнаружили систематические отклонения в молярных соотношениях углерода (C), азота (N) и фосфора (P) — трех элементов, необходимых для морских экосистем. Анализ охватил более 56 000 проб органического вещества и почти 389 000 измерений растворенных питательных веществ, собранных с 1971 по 2020 год от поверхностных вод до глубины 1000 метров.

Эти изменения имеют важные последствия. Соотношение Редфилда, предложенное в середине XX века и постулирующее фиксированный баланс 106C:16N:1P в морском органическом веществе, долгое время было краеугольным камнем для понимания циклов питательных веществ, продуктивности планктона и углеродного потока в океане. Новые данные, полученные международной группой исследователей, показывают, что баланс нарушается. Глобально соотношения C:P и N:P у фитопланктона выросли, что сигнализирует о возрастающем дефиците фосфора. В поверхностных водах наблюдается обогащение углеродом (более высокие соотношения C:N и C:P).

Исследователи также выявили критическую точку перелома около 2007 года: после этого ранее растущие соотношения C:N и N:P у фитопланктона начали постепенно снижаться. Ученые связывают этот сдвиг с увеличением антропогенных поступлений фосфора (из сельского хозяйства, сточных вод и промышленных стоков), которые меняют динамику питательных веществ в некоторых регионах. Полученные результаты ставят под сомнение предположение о фиксированных соотношениях C:N:P в океане. Авторы подчеркивают, что климатические и модели земной системы должны перейти от использования статических соотношений к динамическим, переменным стехиометрическим структурам, поскольку игнорирование этих сдвигов может исказить оценки поглощения углерода океаном, лимитирования питательными веществами и климатической обратной связи.