Как океан меняет цвет
Представители глубоководных сообществ зависят от колебаний потоков органического углерода сверху. Глубоководная медуза PeriphyllaАндрей Веденин
Ученые предложили разделить воды океана на четыре типа по сезонным колебаниям уровня хлорофилла — пигмента, окрашивающего воду в зеленый цвет. Этот показатель зависит от количества фитопланктона — взвешенных в воде микроводорослей, которые служат пищей морским животным и участвуют в обороте углерода на планете. Новая схема зональности позволит предсказывать запасы биоресурсов и структуру экосистем в глубинах океана, колебания земного климата за счет более полного учета потоков углерода, а также принимать меры для смягчения влияния климатических изменений и действий человека на морских обитателей.
Микроскопические морские растения — фитопланктон — вырабатывают кислород и служат пищей для множества водных животных, от зоопланктона до рыб и китов. Количество фитопланктона определяет разнообразие морских обитателей, их численность и биомассу в конкретном участке океана. Ранее ученые полагали, что в тропиках и субтропиках циклы размножения фитопланктона мало зависят от времени года, ведь температура воды и освещенность в этих местах всегда примерно одинаковы.
Предложенное деление океана на зоны по сезонным циклам содержания хлорофилла. Красными линиями ограничены зоны с общим низким уровнем хлорофилла. Синие области — зоны, где отсутствуют сезонные колебания; зеленые и желтые — зоны с пиками цветения фитопланктона
A. L. Vereshchaka, A. V. Shatravin / Science of The Total Environment, 2025
Ученые из Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН (Москва) с помощью спутника Aqua MODIS исследовали в тропиках и субтропиках сезонные изменения концентрации хлорофилла — основного пигмента фитопланктона, придающего воде зеленый цвет. Ежедневные фотографии океана собрали в единую карту и проанализировали с помощью математических алгоритмов. Это позволило восполнить пробелы в данных, когда на спутниковых фотографиях были облака или другие помехи, и обобщить информацию о циклах размножения фитопланктона в масштабах планеты с учетом сезонной динамики.
Оказалось, что для 78% акватории Мирового океана в исследуемых широтах характерны значительные сезонные колебания концентрации хлорофилла. В этих зонах наблюдались пики цветения — периоды активного размножения микроводорослей
Оказалось, что для 78% акватории Мирового океана в исследуемых широтах характерны значительные сезонные колебания концентрации хлорофилла. В этих зонах наблюдались пики цветения — периоды активного размножения микроводорослей, во время которых зоопланктон не справляется с таким обилием пищи, поэтому остатки несъеденных растений опускаются на дно. Эти потоки органики способствует росту популяций глубоководных обитателей. Кроме того, в периоды цветения фитопланктон потребляет углекислый газ из атмосферы и, перерабатывая его, переносит углерод в виде органических веществ в глубинные слои океана и далее на дно. Этот углерод захоранивается в осадках, что приводит к уменьшению парникового эффекта на Земле.
Проанализировав сезонные циклы фитопланктона, авторы выделили четыре типа зон. На 22% территорий, в основном вблизи экватора, поддерживался круглогодичный баланс, то есть количество фитопланктона в течение года менялось мало и находилось в постоянном равновесии с его потребителями — зоопланктоном. В других зонах наблюдались пики цветения. На 4% акватории океана всплески размножения фитопланктона оказались связаны с действием потоков воды из крупных рек, таких как Ориноко, Амазонка и Конго, и муссонов — ветров, которые меняют направление в зависимости от сезона. Влияние муссонов наблюдалось на севере Индийского и на востоке Атлантического океана. В остальных регионах количество хлорофилла менялось в зависимости от толщины слоя воды, перемешанного ветром и волнами. При расширении этого слоя из глубинных вод захватывались питательные вещества для фитопланктона, что стимулировало его сезонное размножение. При этом на 55% морской акватории пики были незначительными, а на 18% характеризовались существенными всплесками цветения микроводорослей.
Глубоководная креветка Notostomus
Андрей Веденин
Исследователи опубликовали подробную карту зон с разными типами экосистем. Такое деление поможет ученым лучше понять биогеохимические и биологические процессы, происходящие в море, а также прогнозировать запасы глубоководных биоресурсов и изменение климата в масштабах планеты, поскольку океан — важная составляющая климатической системы Земли. Предложенная зональность может стать основой для экологических инициатив, направленных на смягчение последствий для жизни в океане климатических колебаний и действий человека. Кроме того, новая структура позволит выявлять участки с богатыми глубоководными экосистемами и благодаря этому эффективнее управлять морскими ресурсами, например при рыбном промысле.
«Мы планируем использовать данные с седиментационных ловушек — устройств для измерения потоков углерода, пассивно оседающего в глубины океана. Эти параметры очень важны для моделирования климатических процессов, и необходимо проверить, насколько они связаны с зональностью, которую мы предложили»
«В этот раз мы исследовали только показатели с поверхности океана, основываясь на снимках, которые получили со спутников. Сейчас мы планируем задействовать данные аргобуев, которые регистрируют содержание хлорофилла, биогенов — питательных веществ для фитопланктона — и других параметров среды в столбе воды на разной глубине. Кроме того, мы планируем использовать данные с седиментационных ловушек — устройств для измерения потоков углерода, пассивно оседающего в глубины океана. Эти параметры очень важны для моделирования климатических процессов, и необходимо проверить, насколько они связаны с зональностью, которую мы предложили», — рассказывает руководитель проекта, член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией структуры и динамики планктонных сообществ Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН Александр Верещака.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Science of The Total Environment.
По материалам пресс-службы РНФ
Источник: https://stimul.online/articles/science-and-technology/kak-okean-menyaet-tsvet/