Исследование показывает, как ледниковые водоросли создают «темную зону» у краев ледникового щита Гренландии

Новое исследование под руководством ученых из Бристольского университета раскрыло новые данные о том, как микроскопические водоросли, процветающие у края ледникового щита Гренландии, вызывают его широкомасштабное потемнение. Это потемнение критически важно, поскольку более темный лед поглощает больше солнечной энергии и тает быстрее, ускоряя общее таяние льда, которое является крупнейшим фактором роста глобального уровня моря.

Экстремофильные микроскопические водоросли, так называемые «ледниковые водоросли», способны жить в верхних сантиметрах льда на поверхности ледников и ледяных щитов и могут образовывать обширные цветения в летний сезон таяния. Цветения ледниковых водорослей на ледниковом щите Гренландии настолько обширны, что, как полагают, именно их присутствие в поверхностном льду ответственно за широкое потемнение вдоль западной окраины щита, известное как «темная зона», наблюдаемое со спутников в течение последних двух десятилетий.

Используя детальные полевые наблюдения, отбор проб, эксперименты и моделирование, команда из Бристоля в рамках проекта Black and Bloom, финансируемого NERC, продемонстрировала, как ледниковые водоросли регулируют энергию в своих клетках, чтобы сбалансировать потребности в фотосинтезе и росте с экстремальными условиями освещенности и температуры на ледниковом щите Гренландии, и как они оптимизированы для затемнения и таяния льда.

Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что ледниковые водоросли производят уникальный фенольный пигмент-«солнцезащитный крем» в количестве, в 11 раз превышающем клеточное содержание хлорофилла-a (обычно самого распространенного пигмента у зеленых микроводорослей). Этот пигмент служит для захвата и поглощения большей части интенсивного солнечного света, который получают водоросли, живущие на поверхности ледяного щита, защищая хлоропласты водорослей от чрезмерного УФ- и видимого излучения.

Поглощенная этим пигментом энергия впоследствии доступна клетке в виде тепла для генерации талой воды — невероятно умный механизм для водорослей, живущих в ледяном мире, где доступ к жидкой воде является основным ограничением для роста и выживания. К сожалению, эта интенсивная выработка пигмента также является одной из причин, почему ледниковый щит Гренландии так значительно темнеет в летние сезоны таяния, когда ледниковые водоросли достигают обилия цветения (около 10 000 клеток на миллилитр талой воды), вызывая примерно десятипроцентное увеличение поверхностного таяния.

Ведущий автор исследования доктор Крис Уильямсон отметил, что эта работа имеет значительное прикладное значение для изучения баланса массы ледниковых систем, позволяя включить такие «биологические эффекты альбедо» в расчеты отражательной способности поверхности ледяного щита. Следующим шагом команды после количественной оценки всего набора пигментов и моделирования роста водорослей станет включение всех этих «биологических эффектов» в более масштабные модели баланса массы ледникового щита Гренландии.