Как морские тепловые волны перестраивают пищевые сети океана и замедляют перенос углерода в глубины

Новое исследование показывает, что морские тепловые волны могут изменять структуру океанических пищевых сетей, что, в свою очередь, замедляет транспортировку углерода в глубоководные зоны и снижает способность океана смягчать последствия изменения климата.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, провела междисциплинарная группа учёных из MBARI, Университета Майами, Института Хакай, Сямыньского университета, Университета Британской Колумбии, Университета Южной Дании и Министерства рыболовства и океанов Канады. Команда объединила многолетние наборы данных, отслеживавших биологические условия в толще воды в заливе Аляска на протяжении более десяти лет. В этот период регион пережил две последовательные тепловые волны: одну в 2013–2015 годах («Капля»), а другую — в 2019–2020 годах.

Исследователи использовали данные от автономных поплавков проекта Global Ocean Biogeochemical (GO-BGC) Array, измеряющих температуру, солёность, содержание нитратов, кислорода, хлорофилла и взвешенного органического углерода (POC). Также анализировались данные судовых наблюдений, отслеживавших состав сообществ планктона.

Исследование показало, что тепловые волны влияют на основу пищевой сети, что связано с изменениями в цикле углерода. Однако воздействие двух волн различалось. В норме фитопланктон преобразует CO₂ в органическое вещество, которое, проходя по пищевой цепи, в виде частиц опускается в мезопелагическую (сумеречную) зону (200–1000 м) и глубже, изолируя углерод на тысячи лет.

Во время волны 2013–2015 гг. производство углерода у поверхности было высоким на второй год, но мелкие частицы накапливались на глубине около 200 м, не опускаясь быстро в глубины. В 2019–2020 гг. рекордное накопление частиц углерода у поверхности в первый год было связано не только с фитопланктоном, но и с рециклингом углерода морскими организмами и накоплением детрита. Затем этот импульс углерода опустился в сумеречную зону, но задержался на глубинах 200–400 м.

Учёные связали эти различия с изменениями в популяциях фитопланктона, которые повлияли на всю пищевую сеть, увеличив численность мелких организмов, чьи отходы не образуют быстротонущих частиц. В результате углерод удерживался и перерабатывался у поверхности и в верхней сумеречной зоне.

«Наше исследование показало, что эти две крупные морские тепловые волны изменили сообщества планктона и нарушили работу биологического насоса океана. Конвейер, переносящий углерод с поверхности в глубины, дал сбой, повысив риск возврата углерода в атмосферу вместо его захоронения», — сказала ведущий автор Мариана Биф.

Исследование демонстрирует, что не все тепловые волны одинаковы, и подчёркивает необходимость долгосрочного мониторинга для точного моделирования их экологических последствий. Потепление океана может уменьшить объём захороненного углерода, ускоряя изменение климата, а сдвиги в планктоне оказывают каскадное воздействие на морскую жизнь и промыслы.