Фитопланктон-лифт на морские глубины

May 28, 2018 Новое явление обнаружено подо льдом Арктики

Крошечные гипсовые иглы могут сделать водоросли настолько тяжелыми, что они торопливо тонут, перенося по пути большое количество углерода в глубокое море. Исследователи из Института Альфреда Вегенера впервые наблюдали это явление в Арктике. Такое массовое удаление водорослей может привести к потере большого количества питательных веществ в поверхностных водах в будущем.

Когда морские водоросли умирают, они обычно плавают в замедленном темпе. Во время арктической экспедиции исследовательского ледокола «Поларштерн» весной 2015 года учёные Института Альфреда Вегенера и Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) обнаружили явление, значительно ускоряющее этот транспорт: крошечные гипсовые иглы при замерзании соли в поровые пространства арктического морского льда водоросли опускаются вниз, как тяжелый балласт, в течение нескольких часов. Как и в лифте, углерод уносится прочь. «До сих пор этот механизм был совершенно неизвестен», — говорит морской биогеолог доктор медицинских наук. Ютта Волленбург, обнаружившая на морском дне отложения водорослей, отягощенных гипсовыми иглами. Теперь вместе с международной командой исследователей она опубликовала об этом статью в журнале Scientific Reports. «Быстрый экспорт водорослей может иметь ряд последствий для материальных потоков и продуктивности Арктики, масштабы которых мы пока не можем оценить».

Во время фотосинтеза водоросли поглощают углекислый газ, как наземные растения, чтобы построить получение высокоэнергетических соединений сахара. Водоросли удаляют углекислый газ из атмосферы. Когда водоросли умирают, они тонут. Но только часть фактически достигает морского дна. Потому что подавляющее большинство масс водорослей повторно используется сразу же в приповерхностной зоне моря: бактерии разлагают водоросли и таким образом выделяют содержащиеся в них питательные вещества, а также углекислый газ. Поэтому лишь часть массы водорослей достигает глубокого моря. Однако гипсовые иглы, похоже, так быстро тянут комки водорослей вниз, что времени на разложение уже не остается. Это позволяет большему количеству водорослей проникнуть на глубину.

Однако, если гипсовые иглы тянут водоросли вниз до того, как бактерии успевают их обработать, питательные вещества, такие как нитраты, могут быть потеряны из верхних слоев воды. Это может изменить пищевую сеть в море. Потому что питательных веществ не хватает для роста водорослей, которые питаются мелкими крабами, которые, в свою очередь, являются пищей для рыб. «С другой стороны, больше еды попадает в глубокое море через транспорт гипса, в котором обычно довольно мало еды», — говорит Ютта Волленбург. «Мы уже видели, что изменение рациона питания глубоко влияет на арктические сообщества».

Недавно наблюдаемое явление вызывает много вопросов. Ютта Волленбург узнала об этом, когда запустила так называемый мультикорер (MUC) на борту исследовательского судна Polarstern. С помощью этого устройства берутся пробы отложений с морского дна. Кроме того, аппарат оснащен видеокамерой. «Во время спуска на дно мы видели, как постоянно быстро падали толстые хлопья водорослей, и по морскому дну таких комочков было много». Что поразило Ютту Волленбург: такая плотность скоплений водорослей под сомкнутым ледяным покровом на всех глубинах воды до морского дна учёными ранее не описывалась. С помощью Multicorer она принесла на борт комочки водорослей. Под микроскопом она увидела, что между водорослями находится бесчисленное количество кристаллических иголок длиной в сантиметр. Вернувшись в Бремерхафен, коллеги осмотрели материал и установили, что это явно гипс. Гипс состоит из минералов кальция и сульфата, которые накапливаются в процессе замерзания в порах морского льда.

"Между тем, мы знаем, что иглы образуются в морском льду при низких температурах", - поясняет AWI. физик морского льда. Кристиан Кэтлейн. «Когда весной лед начинает таять, гипсовые иглы высвобождаются в больших количествах».

Это примечательно для Ютты Волленбург, потому что из-за изменения климата морской лед тает только один год. ранее. В будущем гипсовые иглы будут выпускаться чаще во время цветения планктона. Кроме того, морской лед становится хрупким и, следовательно, более прозрачным. В результате подо льдом происходит все более обширное цветение водорослей. «В будущем оба явления могут встречаться чаще — цветение водорослей и выброс гипсовых игл», — говорит эколог океанического льда AWI. Илька Пикен. «Это может привести к образованию большого количества водорослей». Это может иметь последствия для жизни в арктических водах: «Может случиться так, что в долгосрочной перспективе в этих регионах концентрация питательных веществ в верхних слоях воды снизится, что в конечном итоге также отразится на численности рыбы и, в конечном итоге, на рыболовстве. ", - говорит Ютта Волленбург.

Ссылка на исследование: https://www.nature.com/articles/s41598-018-26016-0