Новое исследование проливает свет на то, как диатомовые водоросли процветают в Южном океане

от

Согласно новому исследованию, область в удалённом Южном океане, которая долгое время сбивала с толку спутники, отражающие большое количество бирюзового света, заполнена богатыми кремнезёмом диатомовыми водорослями. Неожиданно в этих полярных водах также обнаружены кокколитофоры — тип морских микроводорослей со сложными раковинами из карбоната кальция, которые играют важную роль в глобальном углеродном цикле.

Исследование помогает ответить на давнюю загадку спутниковых океанографов о том, какие микробы доминируют в этой части океана, которая оказалась труднодоступной. Оно проливает свет на то, как сообщество планктона меняется в ответ на изменение температуры и химического состава морской воды. Это, в свою очередь, имеет важное значение для углеродного цикла в Южном океане и инструментов дистанционного зондирования, которые учёные используют для его изучения.

Ведущий автор исследования Барни Балч, старший заслуженный учёный-исследователь в Лаборатории океанических наук Биглоу, сказал: «Эта работа позволяет широко взглянуть на биологическую и геохимическую динамику этого отдалённого водоёма способами, которые ранее были невозможны».

Исследование было опубликовано на этой неделе в журнале Global Biogeochemical Cycles.

В начале 2000-х годов Балч и его коллеги определили полосу морской воды, окружающую Антарктиду, которая стала известна как Великий кальциевый пояс. Эта область отмечена необычно высоким уровнем неорганического углерода в виде частиц, таких как карбонат кальция и известняк, который отражает свет обратно на спутники. Учёные подтвердили, что это связано с блестящими раковинами из карбоната кальция, которые образуют обширные скопления кокколитофоров.

В то же время они обнаружили область значительно южнее кальциевого пояса, которая также выглядела необычно яркой на спутниковых снимках, хотя вода считалась слишком холодной для кокколитофоров. Эту загадку было сложнее объяснить из-за сильного облачного покрова, айсбергов и бурного моря, что затрудняло мониторинг этой области на столь больших расстояниях как с кораблей, так и со спутников.

Методы исследования

Исследователи отправились на борту судна R/V Roger Revelle из Гавайев до 60 градусов широты, сделав небольшой восточный крюк, чтобы отследить, где вода с юга, по-видимому, вдавливается в несколько вихрей. Вдоль трансекта команда измеряла цвет океана; скорость кальцификации и фотосинтеза; а также концентрацию неорганического углерода и кремнезёма — двух минералов, которые отражают свет и имеют решающее значение для связывания органического углерода в глубоком океане.

«Спутники видят только верхние несколько метров океана, но мы смогли провести множественные измерения на разных глубинах», — сказал Балч. «У нас никогда не было такого полного набора интегрированных измерений по всей толще воды в этой части океана».

Многоуровневый подход — сочетание биогеохимических измерений, оптических данных и даже визуального подсчёта микробов с помощью микроскопии — позволил учёным наблюдать, как сообщество планктона меняется при движении на юг: от динофлагеллят в более тёплых, стратифицированных водах субтропиков, до кокколитофоров в кальциевом поясе и, наконец, до диатомовых водорослей в богатых кремнезёмом, более холодных водах к югу от Полярного фронта.

Это сочетание дополнительных методов предоставляет «улики», по словам Балча, что высокие уровни отражательной способности, которые учёные наблюдали на спутниковых снимках к югу от кальциевого пояса, можно объяснить наличием фрустул. Эти структуры на основе кремнезёма, которые строят диатомовые водоросли, напоминают микроскопические бункеры и отражают свет почти так же, как раковины кокколитофоров (хотя для достижения того же оптического эффекта требуется гораздо больше фрустул — свидетельство того, насколько плотна их концентрация).

Удивительно, но команда также обнаружила небольшие концентрации неорганического углерода, некоторое количество кальцификации — впервые — и визуальные доказательства присутствия кокколитофоров в далёких южных водах. Это, по словам Балча, говорит о том, что кокколитофоры могут выживать в более холодных водах, чем предполагалось. Возможно, вихри, идущие с юга, даже служат «семенными популяциями», обеспечивая небольшой, но постоянный поток кокколитофоров в Великий кальциевый пояс.

Присутствие кокколитофоров в более широком географическом диапазоне, чем ожидалось, может повлиять на то, как углерод перемещается через Южный океан, который считается одним из важнейших поглотителей атмосферного углерода на планете. Между тем доминирование диатомовых водорослей к югу от Полярного фронта подчёркивает необходимость улучшения алгоритмов, которые учёные используют для преобразования спутниковых данных в значимые прогнозы биологии океана. Это означает потенциальное объединение измерений других переменных, полученных со спутников, чтобы помочь различать диатомовые водоросли и кокколитофоры на спутниковых снимках.

«Мы расширяем наше представление о том, где живут кокколитофоры, и наконец начинаем понимать закономерности, которые мы видим на спутниковых снимках этой части океана, куда мы редко можем попасть», — сказал Балч. «Нет ничего лучше, чем измерять что-то разными способами, чтобы рассказать более полную историю».

В дополнение к Балчу в междисциплинарную команду входят исследователи из Лаборатории океанических наук Биглоу Дэйв Дрейпо, Брюс Боулер и Санни Пинкхэм, а также учёные из Океанографического института Вудс-Хоул, Университета штата Аризона, Техасского университета A&M и Бермудского института океанических наук.

Предоставлено:
[Bigelow Laboratory for Ocean Sciences](https://phys.org/partners/bigelow-laboratory-for-ocean-sciences/)

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте