Эукариотический фитопланктон сокращается из-за закисления океана, что может значительно повлиять на глобальный углеродный цикл

Исследователи из Принстонского университета и Сямыньского университета сообщают, что в олиготрофных (бедных питательными веществами) водах тропических и субтропических широт закисление океана снижает первичную продукцию — процесс фотосинтеза у фитопланктона, в ходе которого они поглощают диоксид углерода (CO₂), солнечный свет и питательные вещества для производства органического вещества.

Шестилетнее исследование показало, что эукариотический фитопланктон сокращается в условиях высокого содержания CO₂, в то время как цианобактерии остаются незатронутыми. На этот ответ влияла доступность питательных веществ, особенно азота.

Результаты указывают, что закисление океана может снизить первичную продукцию в олиготрофных тропических и субтропических водах примерно на 10%, что имеет глобальные последствия. При экстраполяции на все затрагиваемые регионы океана с низким содержанием хлорофилла это приводит к потере примерно 5 миллиардов метрических тонн глобальной океанической первичной продукции в год, что составляет около 10% от общего объёма углерода, ежегодно фиксируемого океаном. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Большинство полевых исследований по закислению океана было сосредоточено на средних и высоких широтах. Данных по ультраолиготрофным тропическим и субтропическим водам, на которые приходится около 20% глобальной океанической первичной продукции, было ограничено.

В ходе работы учёные провели 48 бортовых экспериментов по обогащению CO₂ на 45 станциях в Северо-Тихоокеанском субтропическом круговороте, северной части Южно-Китайского моря и Северо-Тихоокеанской переходной зоне. Концентрации CO₂ устанавливались на уровне 400 µатм (современный уровень) и 700 µатм (прогноз при умеренных сценариях выбросов).

Результаты показали устойчивое снижение первичной продукции в условиях закисления в Северо-Тихоокеанском субтропическом круговороте и Южно-Китайском море. В Северо-Тихоокеанской переходной зоне значительных изменений не наблюдалось. Мелкий эукариотический фитопланктон продемонстрировал значительное сокращение численности. Цианобактерии, включая Prochlorococcus и Synechococcus, существенных изменений не показали.

Ограничение по азоту усугубляло воздействие закисления океана на эукариотический фитопланктон. На станциях с более глубокими нитраклинами наблюдалось более сильное снижение первичной продукции. В двух дополнительных экспериментах с добавлением питательных веществ внесение нитрата смягчало негативные эффекты закисления.

Полученные данные свидетельствуют, что продолжающееся закисление океана может существенно изменить круговорот углерода в бедных питательными веществами морских экосистемах, потенциально повлияв на глобальное рыболовство и пищевые сети, а также ускорив изменение климата из-за снижения способности океана к секвестрации углерода.