Годовой тренд глобального чистого первичного производства (ЧПП), или чистого прироста углерода за счёт фотосинтезирующих организмов на Земле, с 2003 по 2021 год. Источник: Юлун Чжан и др., 2025
Новое исследование показало, что, хотя наземные растения способствовали общему увеличению глобального производства фотосинтеза, фотосинтез морских растений снижается.
Исследование подчёркивает большую чувствительность океана к будущей изменчивости климата и важную роль, которую играют наземные растения в компенсации снижения производства энергии морским фитопланктоном.
Авторы предупреждают, что продолжение снижения может иметь разрушительные последствия для всей сети пищевых цепей, влияя на местную экономику, биоразнообразие, рыболовство и усиливая изменение климата.
«Поскольку чистое первичное производство является основой пищевых сетей, оно определяет здоровье экосистемы, обеспечивает людей пищей и волокнами, снижает антропогенные выбросы углерода и помогает стабилизировать климат Земли», — говорит первый автор доктор Юлун Чжан из Школы окружающей среды Николаса Университета Дьюка в США.
Что такое чистое первичное производство (ЧПП)?
ЧПП — это скорость, с которой растения и фотосинтезирующие материалы производят энергию после учёта дыхания. По сути, это вся энергия, которая затем становится доступной для питания животных и перемещается по пищевой цепи.
Большинство прошлых исследований ЧПП были сосредоточены на океанской среде или наземных экосистемах, но не на обеих сразу. Команда Университета Дьюка включила в своё исследование обе биосферы, чтобы получить более полную картину глобального ЧПП.
«Если вы рассматриваете здоровье планеты, вам нужно учитывать как наземные, так и морские области для комплексного представления о чистом первичном производстве», — говорит соавтор Николас Кассар, профессор биогеохимии в Университете Дьюка.
Команда оценила годовые тенденции и изменчивость глобального ЧПП с помощью компьютерных моделей, которые объединили спутниковые данные с такими переменными, как доступность света, осадки, температура воздуха и поверхности моря.
Спутниковые приборы могут измерять, насколько зелёной является поверхность Земли, что отражает обилие зелёного пигмента, называемого хлорофиллом, который производят фотосинтезирующие организмы.
Используя специализированные спутниковые данные за период с 2003 по 2021 год, авторы оценили ежегодные изменения в чистом первичном производстве для трёх наборов данных по суше и трёх наборов данных по океану.
Результаты, опубликованные в статье в журнале Nature Climate Change, показывают, что в целом глобальное ЧПП увеличилось со скоростью 0,1 миллиарда метрических тонн углерода в год в течение исследуемого периода. Это было обусловлено в основном значительным увеличением наземного ЧПП со скоростью 0,2 миллиарда тонн углерода в год.
«Сдвиг в сторону увеличения первичной продукции на суше в основном произошёл за счёт растений в более высоких широтах, где потепление привело к удлинению вегетационных периодов и созданию более благоприятных температур, а также в умеренных регионах, где в некоторых районах наблюдалось локальное увлажнение, расширение лесов и интенсификация сельскохозяйственных угодий», — говорит соавтор Вэнхун Ли, профессор наук о Земле и климате в Университете Дьюка.
Однако наблюдалось снижение морского ЧПП примерно на 0,1 миллиарда метрических тонн углерода в год. Такое сильное снижение в основном наблюдалось в тропических и субтропических океанах и в Тихом океане.
«Повышение температуры поверхности моря, вероятно, снизило первичную продуктивность фитопланктона в тропических и субтропических регионах», — говорит Кассар.
«Более тёплые воды могут наслаиваться на более холодные и мешать перемешиванию питательных веществ, необходимых для выживания водорослей».
Морское ЧПП варьировалось каждый год в зависимости от наличия таких климатических явлений, как Ла-Нинья.
«Мы наблюдали, что первичное производство в океане гораздо сильнее реагирует на Эль-Ниньо и Ла-Нинья, чем первичное производство на суше», — говорит соавтор Шинэн Ху, доцент кафедры климатологии в Университете Дьюка.
«Это открытие подчёркивает большую чувствительность океана к будущей изменчивости климата».
Водоросли, растения и деревья могут действовать как поглотители углерода, поглощая CO₂ и удаляя парниковый газ из атмосферы. Снижение морского ЧПП может нарушить способность этих фотосинтезирующих организмов действовать в качестве поглотителей, что потенциально усилит последствия глобального потепления.
«Долгосрочный, скоординированный мониторинг как наземных, так и океанских экосистем как интегрированных компонентов Земли имеет важное значение», — говорит Чжан.
«Будет ли продолжаться снижение первичной продуктивности океана — и как долго и в какой степени увеличение на суше сможет компенсировать эти потери — остаётся ключевым нерешённым вопросом».