Проект картирует химический состав мирового океана
Человеческая деятельность меняет химию океанов. Загрязнения поступают с побережий, пыль, богатая железом, переносится из все более засушливых районов суши, парниковые газы повышают температуру поверхности и уровень углекислого газа. Чтобы предсказать реакцию морских экосистем на эти изменения, необходимо понять взаимодействие морской биологии и химии океана.
До недавнего времени данных о распределении микроэлементов и питательных веществ в океанах было слишком мало для создания глобальной картины. В 2002 году группа учёных, связанных с обсерваторией Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета, начала заполнять эти пробелы. Они запустили международную миссию GEOTRACES для последовательного картирования жизненно важных микроэлементов океана с использованием передовых технологий. Сегодня собранные данные выявляют области избытка и дефицита таких питательных веществ, как железо, цинк и кобальт, поддерживающих морские экосистемы по всему миру.
На этой неделе учёные из нескольких стран собрались в Ламонте, чтобы сосредоточиться на следующей фазе GEOTRACES. Хотя отбор проб в океане продолжается, теперь у исследователей достаточно данных, чтобы начать междисциплинарный анализ, невозможный для отдельных учёных.
Одним из приоритетов, определённых на семинаре, является расширение понимания циклов питательных веществ. Когда водоросли отмирают и опускаются, в процессе разложения питательные вещества возвращаются в океан. Определение скорости и глубины этого процесса даёт важную информацию о том, как быстро питательные вещества возвращаются к популяциям у поверхности. Изменения этой скорости, вызванные, например, изменениями химии океана, циркуляции или температуры, могут повлиять на целые экосистемы.
Другой приоритет — определение чувствительности водорослей к различным питательным веществам в разных регионах мира. Используя передовые инструменты молекулярной биологии, исследователи могут измерять специфические белки, чтобы определить, испытывают ли организмы в определённых областях стресс от нехватки питательных веществ, в то время как геохимики могут определять концентрацию этих веществ на разных глубинах, даже на ультранизком уровне.
«Благодаря этой работе мы можем начать понимать химико-биологическую связь, которая контролирует всю структуру — здоровье и плодородие морских экосистем», — заявил геохимик Боб Андерсон, исследовательский профессор Ламонта и один из основателей GEOTRACES.
Совместный анализ в GEOTRACES сфокусирован на трёх направлениях: взаимодействие химических веществ в океане и экосистем (тема семинара в Ламонте); взаимодействие химических веществ океана со средой, включая осадки, воздух, сушу и вулканы; а также изучение прошлых изменений в океанах и климате с помощью набора химических индикаторов, измеряемых учёными GEOTRACES по всему миру.
Геохимик Гидеон Хендерсон из Оксфордского университета, один из создателей GEOTRACES, ожидает публикации первых статей о связях с осадками, сушей, воздухом и вулканами в декабре. «До GEOTRACES у нас были такие скудные данные, а теперь у нас есть полные вертикальные разрезы по всей глубине океанов. Видны все происходящие процессы. Это действительно богатый набор данных», — сказал он.
Долгосрочная цель, по словам Андерсона, — лучше понять и предсказать, как основа пищевой сети и океанические экосистемы отреагируют на изменения, вызванные человеком, такие как повышение температуры, закисление вод и аридификация обширных территорий мира, ведущая к увеличению количества пыли. «Мы получаем много новой информации о том, как химическая среда реагирует на эти изменения».