Потеря морского льда изменяет цвета света в океане

Исчезновение морского льда в полярных регионах из-за глобального потепления не только увеличивает количество света, проникающего в океан, но и меняет его цвет. Эти изменения имеют далеко идущие последствия для фотосинтезирующих организмов, таких как ледовые водоросли и фитопланктон.

К такому выводу пришло новое исследование, опубликованное в Nature Communications под руководством морских биологов Моники Сойи-Вожняк и Йефа Хёйсмана из Института биоразнообразия и динамики экосистем (IBED) Амстердамского университета. Международная команда исследовала, как потеря льда меняет подводную световую среду. Морской лёд и морская вода принципиально различаются по пропусканию света: лёд сильно рассеивает и отражает его, пропуская лишь малую часть, но содержащую почти весь видимый спектр. Вода же поглощает красный и зелёный свет, позволяя глубоко проникать только синему, что и придаёт океану голубой цвет.

Ключевое различие также заключается в роли молекулярных колебаний. В жидкой воде H₂O-молекулы свободно движутся и вибрируют, создавая полосы поглощения на определённых длинах волн. Эти полосы формируют «спектральные ниши» — наборы длин волн, доступных для фотосинтеза, к которым адаптировались пигменты водорослей. Во льду же молекулы зафиксированы в кристаллической решётке, что подавляет их колебания и убирает полосы поглощения, сохраняя подо льдом более широкий спектр света.

По мере исчезновения льда и появления открытой воды световая среда сдвигается от широкого спектра к узкому, доминируемому синим цветом. «Фотосинтетические пигменты водорослей, живущих подо льдом, адаптированы к широкому диапазону цветов в малом количестве света, проходящего через лёд и снег, — говорит Сойя-Вожняк. — Когда лёд тает, эти организмы оказываются в сине-доминирующей среде, которая хуже подходит для их пигментов». Используя оптические модели и спектральные измерения, учёные показали, что этот сдвиг может менять не только эффективность фотосинтеза, но и видовой состав, давая конкурентное преимущество видам, специализированным на синем свете.

По словам профессора Хёйсмана, эти изменения могут иметь каскадные экологические последствия, поскольку фотосинтезирующие водоросли — основа арктической пищевой сети. Их продуктивность влияет на рыб, морских птиц и млекопитающих, а также на естественное поглощение CO₂ океаном. Исследование подчёркивает, что изменение климата в полярных регионах вызывает фундаментальные сдвиги в ключевых процессах, таких как передача света и поток энергии в морских экосистемах, что необходимо учитывать в климатических моделях и прогнозах.