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 заливе Мак-Мердо могут привести к сдвигам в разнообразии сообществ водорослей, обитающих в морском льду.
Как работает система охлаждения Антарктиды
В начале южной зимы, когда морская вода начинает замерзать, она выделяет 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 океанических 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 тенденции
За последнее десятилетие площадь морского льда в Антарктиде сокращалась. Это не было устойчивым трендом, но каждый год с 2016 года образовывалось меньше морского льда по сравнению с историческими средними значениями.
Максимальная площадь морского льда в Антарктиде в сентябре 2023 года была самой низкой за всю историю наблюдений: примерно на 1,75 миллиона квадратных километров меньше обычного — площадь, эквивалентная примерно 6,5 размерам Новой Зеландии (Аотеароа).
Местное влияние на залив Мак-Мердо
Изменения, происходящие в масштабах континента, обычно хорошо документированы и освещены в прессе. Однако небольшие, более локальные изменения также происходят в таких местах, как залив Мак-Мердо, где находится единственный антарктический аванпост Аотеароа Новой Зеландии.
За последние семь лет в четыре зимы из-за несезональных южных штормов значительно задерживалось время образования морского льда в заливе Мак-Мердо.
Где проводились измерения в эти «необычные» годы, образовавшийся позже морской лёд был тоньше (1,5 метра по сравнению с 2,5 метрами) и имел меньше снежного покрова (около 5 сантиметров против 15–30 сантиметров) по сравнению с теми же местами в «типичные» годы.
Ещё один тип льда, известный как «пластиночный лёд», также, по-видимому, страдает от более позднего образования морского льда.
Пластиночный лёд и его значение для экосистемы
Слой пластиночного льда простирается в океан под морским льдом в некоторых регионах вокруг Антарктиды, включая залив Мак-Мердо. Это хрупкая решётчатая структура, состоящая из слабосцементированных пластинчатых кристаллов льда, создающая 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 нам следует заботиться о морском льде?
Потому что это не просто замёрзший, безжизненный лист, расширяющийся от континента, разбитый 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. Подобно наземным лугам, они обеспечивают пищей многие другие существа. Зимой, когда другие источники пищи могут быть скудными, этот «супермаркет» морского льда играет решающую роль в кормлении других обитателей залива Мак-Мердо.
Влияние на микроводоросли
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 представлены 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 слое пластиночного льда, они сжаты в среде обитания толщиной всего в один метр.
Важность разнообразия микроводорослей
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 могут меняться.
Эти ранние сигналы имеют значение. Они предвещают более широкие экологические последствия, особенно если антарктический морской лёд продолжит истончаться, отступать или формироваться позже каждый год.
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.
Обращая пристальное внимание сейчас, у нас есть шанс понять и адаптироваться, чтобы обеспечить устойчивость экосистем в меняющемся мире.