Морские водовороты, подпитываемые глубинными восходящими потоками, содержат незаменимые жиры и масла для морских пищевых сетей, утверждают немецкие исследователи
Морские водовороты образуются, когда богатая питательными веществами вода, поднимающаяся из глубин, сталкивается с береговыми линиями — подобно бурлящим, вихрящим потокам воды, которые можно увидеть в реках ниже по течению от камней. Та же идея, но в большем масштабе.
Обычно имеющие диаметр от 10 до 100 километров, океанские водовороты жизненно важны для морских экосистем, поскольку они переносят глубоководную воду с её обильным органическим углеродом и питательными веществами в открытое море, повышая продуктивность относительно бедствующего по питательным веществам открытого океана.
«Эти водовороты — по сути, передвижные закусочные океана», — объясняет геохимик доктор Кевин Беккер из Центра океанических исследований Гельмгольца в Киле, Германия. — «Они переносят питательные вещества из высокопродуктивных прибрежных зон с восходящими потоками в открытый океан, где эти питательные вещества высвобождаются и, вероятно, влияют на биологическую продуктивность».
Биологическая продуктивность начинается с питательных веществ, стимулирующих рост фитопланктона — микроскопических морских водорослей, объясняет доктор Ник Хардман-Маунтфорд, бывший биогеохимический океанограф из CSIRO. Фитопланктон в поверхностных слоях океана отвечает примерно за половину мирового фотосинтеза.
Неудивительно, что морские пищевые сети, в том числе те, которые люди используют для ловли рыбы, зависят от фитопланктона. А когда эти водоросли умирают и опускаются на дно океана, они связывают углерод — мёртвый фитопланктон захоронен в глубоководных отложениях.
Но хотя хорошо известно, что океанские водовороты переносят углерод и питательные вещества, большинство отчётов было сделано в крупном масштабе. Точный состав и питательная ценность переносимых водоворотами питательных веществ и углерода, важные для зоопланктона и рыбы, до сих пор не были изучены.
До настоящего времени.
Ведущий автор Беккер и его коллеги из Центра Гельмгольца и Бременского университета в Германии углубились в детали, анализируя образцы, собранные из «мезомасштабного» — среднего размера — океанского водоворота у берегов Мавритании, в северо-западной Африке, во время океанографической экспедиции в рамках своего проекта REEBUS (Роль водоворотов в углеродном насосе восточных пограничных систем с восходящими потоками).
Такие же по размеру водовороты случаются и в юго-восточной Австралии, при южном движении Восточно-Австралийского течения (EAC), где восходящие потоки питают азотдефицитное Тасманово море, говорит доктор Гизелла Фирме, бывшая сотрудница Технологического университета Сиднея.
Беккер и его команда обнаружили почти тысячу различных липидов — жиров и масел, используемых животными для получения энергии — в мавританском водовороте. Они сравнили образцы воды, взятые внутри водоворота, с образцами, взятыми снаружи, используя высокоразрешающую масс-спектрометрию (HRMS), чтобы разложить материал на отдельные атомы, превратить их в ионы, а затем взвесить, пропуская ионный поток через магнитное поле — более лёгкие ионы двигаются быстрее.
А поскольку разные организмы используют разные липиды, исследователи могли определить, какие группы были в образцах.
«Липиды также содержат хемотаксономическую информацию, которая позволяет нам определить состав микробных сообществ, — добавляет Беккер. — На основании их химических сигнатур мы можем, например, различать липиды фитопланктона, бактерий и архей».
Между липидным «отпечатком» в водовороте и окружающим океанским водами была отчётливая разница, что означало, что два набора микробных сообществ существенно различаются. По словам Беккера, внутри водоворота липиды были богаче энергией и незаменимыми жирными кислотами, критически важными для зоопланктона и рыб, которые не могут вырабатывать их самостоятельно. Он также добавляет, что в водовороте содержалось почти в три раза больше липидов, чем в окружающей открытой части океана и прибрежных водах.
Беккер пришёл к выводу, что прибрежные водовороты в мавританской зоне с восходящими потоками переносят около 10 000 тонн органического углерода в открытый океан каждый год.
«Наше исследование подчёркивает центральную роль мезомасштабных водоворотов в местном углеродном цикле и закладывает основу для будущих исследований их важности в глобальном масштабе», — заключает соавтор профессор Аня Энгель из Центра Гельмгольца.
Статья была опубликована в журнале Nature Communications.