Ученые обнаружили изменения в чувствительных к климату планктонных сообществах за последнее тысячелетие

Изменения климата в прошлом и настоящем повлияли на источники пищи в поверхностных водах северной части Тихого океана. Исследователи из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса и их коллеги из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, Университета Колорадо и Кильского университета (Германия) обнаружили четкие различия в реакции планктона на климатические изменения за последние 1000 лет.

Ключевое открытие заключается в том, что современный режим планктона в Северном Тихоокеанском субтропическом круговороте, характеризующийся усиленной продукцией азотфиксирующих цианобактерий, по-видимому, начался около конца Малого ледникового периода и начала индустриальной эры и, вероятно, не имеет аналогов за последние 1000 лет. Эти изменения в крупнейшей непрерывной экосистеме Земли имеют серьезные последствия для понимания прошлых и будущих изменений продуктивности открытого океана, динамики пищевых сетей, эффективности «биологического насоса» и биогеохимических циклов.

Для реконструкции динамики состава планктонных сообществ в прошлом команда применила передовой подход к анализу специфических соединений — изотопных отпечатков аминокислот. В качестве архива использовались образцы гавайских золотых кораллов (Kulamanamana haumeaae), которые действуют как живые ловушки осадка, фиксируя стабильные изотопы углерода из погружающегося органического вещества (остатков фитопланктона) в своих белковых полосах роста. «Таким образом, скелет коралла действует как самописец того, чем он питался», — пояснил ведущий автор Келтон МакМахон.

«Мы реконструировали высокоразрешающие записи изменений состава планктонных сообществ в северной части Тихого океана за последнее тысячелетие», — сказал геохимик LLNL Том Гилдерсон. Ключевое наблюдение — увеличение доли азотфиксирующих цианобактерий в производстве пищи за последние примерно 150 лет. «Это своего рода углеродный кредит, потому что фитопланктон создает собственное азотное удобрение. Это важно, поскольку по мере потепления океана поверхностные воды круговорота стали более стабильными, что ограничивает поступление питательных веществ из глубины», — отметил Гилдерсон. Этот сдвиг в сообществе пикопланктона мог обеспечить отрицательную обратную связь для роста атмосферного CO₂ за последние 100 лет, но в будущем этого может не произойти.

Исследование опубликовано 26 ноября в Science Express.