Снижение арктического морского льда везет фитопланктон океана дальше на север

ВАШИНГТОН - Согласно новым исследованиям, цветения фитопланктона, которые составляют основу морской пищевой сети, расширяются на север в незамерзающие воды, где их никогда раньше не видели.

Новое исследование, основанное на спутниковых снимках цвета океана, показывает, что весенние цветения фитопланктона в Северном Ледовитом океане, которые ранее отсутствовали, расширяются на север со скоростью 1 градус широты в десятилетие. Хотя цветение или крупные взрывы фитопланктона ранее не происходили в этой области, фитопланктон присутствовал в центральном бассейне Арктики с низкой биомассой. Исследование также показало, что первичная продуктивность фитопланктона, или скорость, с которой фитопланктон превращает солнечный свет в химическую энергию, увеличивается во время весеннего цветения.

На этом изображении в истинном цвете, снятом спутником NOAA-20 30 июля 2018 года, показано большое цветение фитопланктона в Баренцевом море. Предоставлено: Лаборатория экологической визуализации NOAA.

По словам авторов исследования, сокращение арктического морского льда в течение последних нескольких десятилетий привело к тому, что районы открытой воды, где фитопланктон может процветать, способствуют расширению их на север. Исследователи не уверены, какое влияние это расширение окажет на пищевую сеть, но результаты показывают, что уменьшение ледяного покрова оказывает непредвиденное влияние на морские экосистемы.

Если морской лед продолжит уменьшаться, это может привести к весеннему цветению фитопланктона дальше на север и еще больше увеличить первичную продуктивность. Согласно исследованию, эти изменения могут повлиять на судьбу Северного Ледовитого океана как источника углерода или поглотителя углерода.

«Если летом лед полностью исчезнет, ​​это будет иметь последствия для весеннего цветения фитопланктона», - говорит Софи Рено, доктор философии. студент в университете Лаваля в Квебеке, Канада, и ведущий автор новое исследование в Geophysical Research Letters , журнале Американского геофизического союза. «Мы не можем точно предсказать, как это будет развиваться, но мы почти уверены, что это приведет к радикальным последствиям для всей экосистемы».

Фитопланктон в экосистеме

Фитопланктон - это микроскопические организмы, которые живут в воде, потребляют углекислый газ и выделяют кислород в процессе фотосинтеза. В этом процессе они преобразуют солнечный свет в химическую энергию. Фитопланктон образует основу морской пищевой сети, косвенно питая все, от мелкой рыбы до многотонных китов.

Рост фитопланктона зависит от наличия углекислого газа, солнечного света, питательных веществ, температуры и солености воды, глубины воды и выпаса животных, в зависимости от НАСА Земная обсерватория , Когда условия идеальны, рост популяции фитопланктона может взорваться или расцвести. Хотя цветение может длиться несколько недель, продолжительность жизни отдельного фитопланктона редко превышает несколько дней.

Фитопланктон в Северном Ледовитом океане обычно цветет каждую весну. В прошлом цветение фитопланктона практически отсутствовало в самых высоких арктических широтах, потому что эти области обычно покрыты морским льдом. В последние десятилетия морские льды уменьшились, распавшись раньше весной или вообще не сформировавшись в некоторых районах Арктики.

В новом исследовании Рено и ее коллеги хотели выяснить, повлиял ли недавний спад морского льда на весенние цветения фитопланктона. Они использовали спутниковые наблюдения за цветом океана, которые дают оценки биомассы фитопланктона и первичной продуктивности, чтобы отслеживать изменения цветения каждую весну с 2003 по 2013 год.

Они обнаружили, что весенние цветы расширяются дальше на север и увеличивают первичную продуктивность. Согласно исследованию, в весенние и летние месяцы чистая первичная продуктивность в Северном Ледовитом океане увеличилась на 31 процент в период с 2003 по 2013 год. Исследователи также обнаружили, что эти цветения в Баренцевом и Карском морях на севере России расширяются на север со скоростью 1 градус широты в десятилетие.

Оценки годовых тенденций суточного потока первичной продуктивности (ПП) во время весеннего цветения фитопланктона, определенные по спутниковым данным о цвете океана. Зеленые пиксели соответствуют новым весенним цветам фитопланктона, наблюдаемым с 2010 года. Фото: S. Renaut et al. 2018

Неожиданные последствия снижения морского льда

По словам Рено, таяние морского льда, возникающее ранее в этом сезоне, создает большие открытые водные пространства, которые действуют как инкубаторы для роста фитопланктона и продлевают их вегетационный период.

Авторы подозревают, что весенние цветы могут когда-нибудь простираться в центральный бассейн Арктики, который охватывает почти все к северу от 80 градусов широты. Однако первичная продуктивность, вероятно, останется низкой из-за нехватки питательных веществ. Меньшее количество ледяного покрова означает, что весеннее цветение и цветение подо льдом, возможно, также придется конкурировать за свет и питательные вещества, изменяя тем самым поток морской экосистемы. Результаты свидетельствуют о значительных изменениях в этом регионе, который никогда не был свободным от ледяного покрова.

«Полярные регионы - Южный океан и Северный Ледовитый океан - они действительно важны, потому что они играют важную роль в регулировании глобального климата», - сказал Рено. «Если морской лед полностью исчезнет летом в Северном Ледовитом океане, чего мы и ожидаем через несколько десятилетий, это окажет влияние на экосистему, но также, вероятно, на климат».

Патриция Ягер, профессор морских наук в Университете Джорджии, которая не участвовала в новом исследовании, сказала, что более ранний рост цветения водорослей, который они наблюдали в некоторых районах, может иметь значительные последствия, если животные еще не готовы пастись на фитопланктоне.

«Такое несоответствие во времени может привести к серьезным изменениям в пищевой сети Арктики, затрагивая не только местных животных и людей, которые там живут, но и глобальное население мигрирующих животных, которые зависят от этих арктических ресурсов», - сказал Ягер. «То, что происходит в Арктике, не остается в Арктике».

Сесиль Руссо, научный сотрудник Ассоциации космических исследований университетов, которая не участвовала в новом исследовании, сказала, что это исследование продвигает исследования в этой области, исследуя отдельные районы Арктики на предмет продуктивности фитопланктона, и представляет доказательства эффектов, которые уменьшают лед покров имеет биохимический цикл в Северном Ледовитом океане. Тем не менее, Руссо отметил, что исследование имеет ограничения.

«Также важно помнить, что в настоящее время мы ограничены количеством данных, доступных для изучения этих изменений», - сказал Руссо. «Более длинные временные ряды спутниковых данных позволят нам подтвердить, сохраняются ли эти тенденции в продуктивности фитопланктона или нет».

###

Американский геофизический союз посвящен продвижению наук о Земле и космосе на благо человечества посредством научных публикаций, конференций и информационных программ. AGU - это некоммерческая профессиональная научная организация, представляющая 60 000 членов в 137 странах. Присоединяйтесь к разговору на facebook , щебет , YouTube и другие наши каналы социальных сетей ,

«Расширение на север и интенсификация роста фитопланктона в начале безледового сезона в Арктике»

Авторы:
Софи Рено, Марсель Бабин: Объединенная международная лаборатория Такувик, CNRS, Университет Лаваль, Квебек, Квебек, Канада;

Эммануэль Девред: Объединенная международная лаборатория «Такувик», CNRS, Университет Лаваль, Квебек, Квебек, Канада, Отделение экосистем и наук о океане, Бедфордский институт океанографии, Департамент рыбного хозяйства и океанов, Дартмут, Новая Шотландия, Канада

Похожие

Комментарии