Кальцифицирующие микроводоросли — свидетели усиления окисления океана

Впервые в глобальном масштабе исследовано, как кальцифицирующие водоросли в естественной среде реагируют на усиление закисления из-за повышенного поглощения океаном углекислого газа. В текущем выпуске журнала Nature ученые объясняют, что кокколитофориды — особая группа водорослей — формируют более тонкие кальцитовые скелеты при снижении pH в океане. В морских экосистемах изменения степени кальцификации оказались гораздо более выраженными, чем предполагалось ранее на основе лабораторных тестов.

Эти изменения влияют на глобальный углеродный баланс, поскольку изучаемые микроводоросли воздействуют на обмен углекислым газом между океаном и атмосферой. Около трети антропогенного CO₂ поглощается океанами, где образует угольную кислоту и продукты её реакций. Возросшее сжигание ископаемого топлива привело к усилению закисления океана за последнее столетие и затронуло морские экосистемы. Кальцифицирующие организмы, такие как кораллы и определенные микроводоросли (кокколитофориды), реагируют крайне чувствительно.

Используя метод, разработанный доктором Люком Бофором из французского исследовательского института CEREGE, удалось проанализировать множество планктонных и осадочных образцов, документирующих изменения в кальцификации кокколитофорид в современном океане и за последние 40 000 лет. Результаты показывают, что кокколитофориды образуют меньше извести, когда вода содержит меньше карбонат-ионов, то есть имеет более низкое значение pH. «Реакции в природной системе гораздо более выражены, чем предполагалось до сих пор», — сообщает доктор Бьёрн Рост из Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера.

В лабораторных экспериментах уже было показано, что степень кальцификации снижается по мере закисления воды. Однако в морской экосистеме происходит сдвиг в видовом составе от сильно кальцифицирующих к слабо кальцифицирующим видам и штаммам. По мере усиления окисления океана виды, которым требуется больше энергии для формирования своего кальцитового скелета, могут быть вытеснены. Это может привести к тому, что группа кокколитофорид будет поглощать меньше углерода в будущем, что создает неопределенные последствия для глобального углеродного цикла.

Тем не менее, исследование также показывает, что из этого общего тренда могут быть исключения. В прибрежной зоне Чили, где наблюдаются «самые кислые» условия в современных океанах (значения pH 7,6–7,9 вместо средних 8,1), ученые обнаружили крайне сильно кальцифицированных кокколитофорид. Генетический анализ показал, что здесь эволюционировал особый штамм вида Emiliania huxleyi, сумевший адаптироваться к неблагоприятным для кальцификации условиям. Однако, учитывая нынешний быстрый темп изменения климата, крайне сомнительно, что другие представители кокколитофорид смогут адаптироваться с такой же скоростью.