Кислотность океана влияет на климатически значимые функции поверхностного микрослоя моря

Кислотность океана может изменять климатически значимые функции самого верхнего слоя океана. К такому выводу пришла группа учёных в исследовании, опубликованном в Journal of Geophysical Research: Oceans. В эксперименте под руководством Центра океанических исследований им. Гельмгольца GEOMAR в Киле исследователи наблюдали тесную связь между биологическими процессами в морской воде и химией поверхностного микрослоя моря, а также увеличение количества специализированных бактериальных и водорослевых клеток в этой микросреде. Эти изменения могут повлиять на взаимодействие океана и атмосферы, такое как газообмен на границе воздух-море и выброс морских аэрозолей, способных рассеивать солнечную радиацию или способствовать образованию облаков.

Поверхностный микрослой моря, подобно коже, отделяет океан от атмосферы. В этой пограничной плёнке происходят обмен газами и выброс морских аэрозолей — две функции, критически важные для климата. Мезокосмный эксперимент учёных из GEOMAR, Института полярных и морских исследований им. Альфреда Вегенера (AWI) и Института исследований Балтийского моря в Варнемюнде (IOW) впервые показывает, как изменения в океане могут повлиять на особые физические, химические и биологические характеристики его верхней границы.

«Эксперименты показали, как закисление океана — изменение химии океана из-за поглощения антропогенного диоксида углерода — влияет на рост и эффективность морских бактерий, а также на погружение богатых углеродом частиц», — резюмирует ведущий автор исследования доктор Луиза Гальяни. Поскольку органический материал и микроорганизмы, накапливающиеся в поверхностном микрослое, схожи с теми, что находятся в толще воды ниже, учёные ожидали, что изменения, вызванные закислением океана, могут отражаться и в микрослое.

Для исследования последствий закисления океана в Раунефьорде (Норвегия) были смоделированы сценарии будущего океана с помощью девяти мезокосмов KOSMOS, каждый из которых изолировал 75 000 литров морской воды. Уровни CO₂ в них были доведены до значений, ожидаемых в ближайшие десятилетия и столетия. В течение месяца поверхность шести мезокосмов ежедневно отбирали с помощью стеклянной пластины.

Анализы подтвердили, что органические соединения в поверхностном микросле отражали временное развитие роста фитопланктона в толще воды. При более высоких уровнях CO₂ концентрации бактерионеустона — морских бактерий, населяющих поверхность, — увеличивались. Более кислые условия способствовали изменениям в динамике органического вещества, особенно морских гелей белковой природы, которые становились мельче, но многочисленнее, вероятно, служа питательным субстратом.

«Из предыдущих исследований мы знаем, что активность морских бактерий стимулируется при высоком CO₂», — объясняет доктор Гальяни. — Основываясь на наших наблюдениях в поверхностном микрослое, мы полагаем, что это может быть очень важно, поскольку может подразумевать положительную обратную связь по атмосферному CO₂ из океанических источников, то есть от микробного метаболизма на границе раздела воздух-море».

Кроме того, стимулированное бактериальное разложение может сильно повлиять на органический состав зарождающихся частиц морского аэрозоля, от которого зависит способность морских аэрозолей взаимодействовать с климатической системой. Вклад морских аэрозолей в эпоху изменения климата всё ещё плохо изучен. «Предстоит долгий путь, прежде чем мы сможем определить, как океан поставляет сырьё для образования облаков», — заявляет профессор д-р Аня Энгель. — Однако мы считаем, что наше исследование добавило ещё один элемент в общую картину, и направляем наши усилия на дальнейшее изучение структуры и динамики границы раздела воздух-море, чтобы лучше оценить взаимодействие океана и атмосферы в мире с высоким содержанием CO₂».