Картирование распределения питательных веществ в Атлантическом океане

Впервые крупномасштабные распределения двух важных пулов питательных веществ — растворенного органического азота и фосфора (DON и DOP) — были систематически нанесены на карту для Атлантического океана в исследовании под руководством доктора Синьюэ Торрес-Вальдеса из Национального океанографического центра в Саутгемптоне. Результаты имеют важное значение для понимания биогеохимических циклов азота и фосфора, а также биологического углеродного насоса в Атлантическом океане.

Крошечные морские растения — фитопланктон — производят органическое вещество посредством фотосинтеза в освещенных солнцем поверхностных водах, поглощая углекислый газ из атмосферы. Часть этого вещества перерабатывается, но другая — так называемая экспортная продукция — опускается в глубины океана как «морской снег». Этот процесс помогает значительно снизить уровень CO₂ от сжигания ископаемого топлива. Для роста фитопланктону, помимо света, необходимы питательные вещества, однако в обширных олиготрофных регионах океана неорганических питательных веществ не хватает.

Ученые изучили распределение растворенных органических питательных веществ в ходе восьми исследовательских рейсов в Атлантике между весной 2000 и осенью 2005 года, систематически охватив большие пространства океана. «Крупномасштабные распределения выявили очень интересные вещи, — говорит Торрес-Вальдес. — Во-первых, в поверхностных водах пулы питательных веществ доминируют над растворенными органическими формами, составляя обычно более 75% от общих пулов в верхних 100 метрах олиготрофного Атлантического океана. Во-вторых, обнаружились различия между обширными олиготрофными субтропическими гирами Северной и Южной Атлантики, причем концентрации DON и DOP ниже в Северной Атлантике».

Это важно, поскольку экспортная продукция над бедными питательными веществами субтропическими гирами, по оценкам, составляет до половины глобального океанического экспорта углерода. Наблюдаемые закономерности, вероятно, отражают различия в переработке растворенных органических питательных веществ. DOP, по-видимому, легче усваивается организмами, чем DON, и в Североатлантической субтропической гире может обеспечивать дополнительный фосфор, необходимый микробам, «фиксирующим» азот.

Моделирование показало, что DON вносит до 40% вклад в экспорт партикулярного азота, а DOP — до 70% в смоделированный экспорт партикулярного фосфора. Наблюдения и результаты моделирования согласуются с гипотезой о том, что DON и DOP важны для поддержания экспортной продукции в поверхностных слоях олиготрофных гир. Эти питательные вещества производятся в результате повышенной первичной продукции в районах апвеллинга, а затем распределяются океанической циркуляцией. «Вполне вероятно, что эта ситуация применима и ко многим другим бедным питательными веществами морским системам», — заключил Торрес-Вальдес.