Антарктида — это огромный «охладитель» планеты. Эта важная часть климатической системы Земли во многом зависит от ежегодного замерзания и таяния миллионов квадратных километров морского льда вокруг континента.
Наше исследование, опубликованное в журнале iScience, показывает, что изменения в этом ежегодном цикле замерзания в проливе Мак-Мердо могут привести к сдвигам в разнообразии сообществ водорослей, обитающих в морском льде.
Как работает система
В начале южной зимы, когда морская вода начинает замерзать, она вытесняет соль и образует тяжёлый и очень холодный рассол. Он опускается на дно моря, в конечном итоге формируя так называемую антарктическую донную воду. Затем она распространяется по всему миру через несколько основных океанских течений.
Исторически этот цикл означал, что Антарктида фактически удваивалась в размерах, и континент был окружён огромным слоем морского льда в пик зимы. Но меняющийся климат сдвигает этот ежегодный цикл.
Текущие изменения
За последнее десятилетие площадь морского льда в Антарктиде сокращалась. Это не было устойчивым трендом, но каждый год с 2016-го формировалось меньше морского льда по сравнению с историческими средними показателями.
Ежегодный максимум площади морского льда в Антарктиде в сентябре 2023 года был самым низким за всю историю наблюдений: примерно на 1,75 миллиона квадратных километров меньше обычного — площадь, эквивалентная примерно 6,5 размерам Новой Зеландии (Аотеароа).
Изменения, происходящие в континентальном масштабе, обычно хорошо документированы и освещены в прессе. Однако небольшие, более локальные изменения также происходят в таких местах, как пролив Мак-Мердо, где находится единственный антарктический аванпост Аотеароа Новой Зеландии.
За последние семь лет в четыре зимы из-за несезональных южных штормов значительно задерживалось формирование морского льда в проливе Мак-Мердо.
В «необычные» годы, когда проводились измерения, образовавшийся позже морской лёд был тоньше (1,5 метра по сравнению с 2,5 метрами) и имел меньшее снежное покрытие (около 5 сантиметров против 15–30 сантиметров) по сравнению с теми же местами в «типичные» годы.
Другой тип льда, известный как «пластиночный лёд», также, по-видимому, страдает от позднего образования морского льда.
Пластиночный лёд и его значение
В некоторых регионах вокруг Антарктиды, включая пролив Мак-Мердо, под морским льдом простирается слой пластиночного льда. Это хрупкая решётчатая структура, состоящая из слабосцементированных пластинчатых кристаллов льда, создающих структуру, похожую на перевернутый риф.
Создаваемая защитная среда является горячей точкой первичной продуктивности — микроскопические водоросли, которые поддерживают основу морской пищевой сети. Когда морской лёд образуется позже, пластиночному льду не хватает времени для накопления под ним, и он может быть на метры тоньше, чем под более старым льдом (примерно 1 метр вместо более чем 3 метров).
Почему это важно
Почему нам следует заботиться о морском льде? Потому что это не просто замёрзший, безжизненный лист, расширяющийся от континента, прерываемый редкими силуэтами тюленей или скоплениями пингвинов на вершине.
Под пустынной поверхностью, где лёд встречается с водой, зелёные луга микроводорослей могут простираться насколько хватает глаз. Микроводоросли — это одноклеточные, похожие на растения организмы, которые используют солнечный свет для создания энергии. Как и наземные луга, они обеспечивают пищу для многих других существ.
Зимой, когда другие источники пищи могут быть скудными, этот «супермаркет» морского льда играет решающую роль в кормлении других обитателей пролива Мак-Мердо.
Наше исследование показывает, что при более позднем образовании морского льда сообщества микроводорослей, обитающие во льду, также меняются. В более позднем морском льде эти жизненно важные сообщества менее разнообразны и доминируются меньшим количеством видов.
Некоторые виды, обычно многочисленные в более раннем морском льде, отсутствуют или представлены в меньшем количестве, когда морской лёд образуется позже. Интересно, что количество микроводорослей в условиях более позднего образования льда похоже на «типичные» условия. Однако вместо того чтобы распространяться на глубину почти трёх метров в пластиночном слое, они сжаты в среде обитания толщиной всего в метр.
Эти микроскопические «снеки» разнообразны по форме, размеру и роли, которую они играют в экосистеме. Можно представить сообщества микроводорослей как отдел продуктов в супермаркете. Каждый вид имеет предпочтительные условия роста и различную питательную ценность, производя различные количества важных ресурсов, таких как белки, углеводы и жирные кислоты.
Представьте, что однажды зимой погода меняется, и всё, что растёт, — это капуста и сладкий горошек. Они не обеспечат вас всеми необходимыми питательными веществами. Это отражает проблему, когда у основания пищевой сети меньше разнообразия.
По мере того как сообщества микроводорослей меняются в соответствии с наблюдениями нашего исследования, количество и качество ресурсов, которые они предоставляют, также, вероятно, изменятся. Эти ранние сигналы имеют значение. Они предвещают более широкие экологические последствия, особенно если антарктический морской лёд продолжит истончаться, отступать или формироваться позже с каждым годом.
Нам нужно больше исследований, чтобы установить нюансы этих изменений и степень их воздействия. Но стоит помнить, что то, что происходит у основания пищевой сети в Антарктиде, не обязательно остаётся там. Эти изменения могут распространиться на экосистемы дальше, потенциально влияя на ключевые рыбные промыслы в Южном океане.
Обратив пристальное внимание сейчас, у нас есть шанс понять и адаптироваться, чтобы гарантировать устойчивость экосистем в меняющемся мире.