Каждый день с заходом солнца миллиарды мелких животных перемещаются из глубин океана на поверхность, чтобы питаться. С началом нового дня зоопланктон снова плывёт вниз. Это крупнейшая синхронная миграция на планете, благодаря которой огромное количество углерода переносится из поверхностных слоёв океана в глубоководные.
Несмотря на растущий интерес к инструментам улавливания атмосферного углекислого газа, этот «активный перенос» углерода зоопланктоном изучен плохо и недостаточно учитывается в дискуссиях об использовании природных процессов в океане для связывания углерода.
Междисциплинарная команда экологов, моделистов и экспертов по учёту углерода работает над изменением этой ситуации. Под руководством Карен Стамиесжкин, старшего научного сотрудника лаборатории Биглоу, команда разработала модели для улучшения оценки переноса углерода зоопланктоном.
Эта информация, в свою очередь, может помочь в разработке инструментов для мониторинга, отчётности и проверки мероприятий по удалению углекислого газа из океана (mCDR) для максимизации их эффективности и минимизации воздействия.
Инструменты прогнозирования также могут быть полезны другим пользователям, например, помочь судоходной отрасли планировать маршруты, чтобы избежать морских млекопитающих, питающихся зоопланктоном, или предоставить информацию о миграции рыб и доступности пищи для предприятий, занимающихся рыболовством и аквакультурой.
Проект под названием «Пути экспорта углерода, опосредованные зоопланктоном, для связывания углерода» (Z-Trace) объединяет исследователей из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Бермудского института океанических наук при Аризонском государственном университете и Центра отрицательных выбросов углерода.
«Многие считают, что миграция зоопланктона не важна для этих стратегий, но мы должны учитывать её, чтобы полностью понять, сколько углерода на самом деле переносится в глубоководный океан», — говорит Стамиесжкин. «Более точные модели помогут выявить неопределённости и предоставят нам информацию, чтобы мы могли уверенно знать, где и даже нужно ли проводить mCDR».
Команда сосредоточена на изучении влияния железа на океан, стратегии mCDR, которая предполагает добавление железа в морскую воду для стимулирования роста фитопланктона. Эти микроскопические растения поглощают углекислый газ, а затем опускаются на дно, когда умирают.
Модели, основанные на пассивном погружении фитопланктона, подчёркивают количество углерода, которое может быть удалено путём внесения железа. «Если сравнить количество углерода, переносимого за счёт активного перемещения зоопланктоном, с количеством, которое опускается пассивно, то первое не так впечатляет, — говорит Дэниел Клементс, учёный-исследователь, работающий над проектом со Стамиесжкин. — Но мы понимаем, что нас должно волновать не столько количество, сколько долгосрочное хранение. И когда вы посмотрите на способность зоопланктона хранить углерод и на то, насколько эффективно они переносят углерод глубже в воду, ситуация меняется».
Однако количественная оценка этого потенциала долгосрочного связывания углерода является сложной задачей. В статье, опубликованной в «Annual Review of Marine Science», Клементс и его команда определили четыре пути, через которые зоопланктон влияет на круговорот углерода: они дышат, обменивая кислород на углекислый газ; выделяют растворённый углерод через мочу и фекалии; поглощают углерод для роста; и умирают, разлагаясь под воздействием огромного пула глубоководных океанических микробов.
Чтобы смоделировать перенос углерода, авторы утверждают, что необходимо точно оценить, сколько и на какой глубине углерод высвобождается через каждый путь. Статья также служит планом шагов, которые планирует предпринять команда проекта.
Пока исследователи из лаборатории Биглоу и Бермудского института океанических наук изучают взаимосвязь между физиологией зоопланктона и их поведением, чтобы разработать новую, точную модель, которая с беспрецедентной детализацией количественно определит, сколько углерода перемещается во время ежедневной миграции.
Эта информация затем будет использована исследователями из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе для повышения точности региональной биогеохимической модели северо-восточной части Тихого океана, подсубъекта для внесения железа. «Большинство существующих моделей предполагают, что существует только один тип зоопланктона-генералиста, но это не соответствует действительности», — говорит Клементс. «Мы пытаемся создать что-то новое, что действительно основано на физиологии этих животных с как можно меньшим количеством обобщений».
Тем временем команда из Центра отрицательных выбросов углерода изучает возможность использования этих инструментов для проверки и количественной оценки хранения углерода в денежном выражении. «Вопрос в том, можно ли достаточно хорошо учитывать углерод, секвестрированный за счёт внесения железа, чтобы сделать его ценным на рынке углеродных кредитов», — говорит Стамиесжкин. «Привлечение CNCE к обсуждению на этом этапе и обеспечение взаимодействия экологии и социальных наук количественным образом увеличивает шансы на то, что наши действия будут полезны для руководства mCDR».