Выплавка металлов и сжигание угля приводят к испарению небольших количеств железа. Часть этого железа переносится из Восточной Азии в северную часть Тихого океана, где оно ускоряет рост фитопланктона, как показало новое исследование.
Исследование
Исследование, опубликованное в «Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America», использовало изотопный анализ, чтобы установить, что около 39% железа в морской воде, взятой из северной части Тихого океана весной 2016, 2017 и 2019 годов, поступило в результате деятельности человека. Это дополнительное железо помогает фитопланктону быстрее потреблять морской азот, вызывая долгосрочное смещение цветения водорослей в северной части Тихого океана на север.
Первый автор исследования Ник Хоуко, морской геохимик Гавайского университета в Маноа, сравнил азот с зарплатой, которую фитопланктон получает каждый год, и отметил, что при большем количестве железа они расходуют его быстрее.
Влияние ветров и течений
Сильные ветры перемешивают воды северной части Тихого океана каждую зиму, поднимая азот и другие питательные вещества к поверхности. Океанские течения переносят эти питательные вещества на юг в регион перемешивания круговоротов, называемый зоной перехода в северной части Тихого океана, где они способствуют цветению фитопланктона, простирающемуся от Калифорнии до Японии. Тунцы, горбатые киты и другие морские существа приходят сюда, чтобы полакомиться животными, которых поддерживает фитопланктон.
Весной и летом фитопланктон истощает питательные вещества, принесённые на юг течениями. Это истощение приводит к тому, что южная граница цветения, называемая фронтом хлорофилла в переходной зоне, каждый год смещается на север, в сторону богатых питательными веществами субарктических вод.
Путешествия железа
Хоуко и его коллеги изучили метаболизм фитопланктона, пойманного в северной части Тихого океана, и обнаружили признаки дефицита железа. Железо является ограничивающим фактором для роста фитопланктона в этом регионе, утверждают авторы.
Хотя исторически пустынная пыль, переносимая ветрами на большие расстояния, приносила железо в северную часть Тихого океана, предыдущие исследования показали, что промышленная деятельность в Восточной Азии, особенно сжигание угля и выплавка металлов, является новым и растущим источником железа.
Между 1998 и 2022 годами производство стали в Китае, Японии, Южной Корее и на Тайване увеличилось в четыре раза, а использование угля — более чем втрое, согласно данным Глобального углеродного проекта и Всемирной стальной ассоциации. За тот же период южная граница цветения в апреле сместилась на север примерно на 325 миль (520 километров), согласно спутниковым измерениям хлорофилла.
Последствия
Концентрации хлорофилла, являющиеся косвенным показателем фитопланктона, меняются в зависимости от сезона. Дополнительное железо приводит к тому, что азот расходуется раньше в сезоне, и это подталкивает воды, которые в конечном итоге становятся ограниченными азотом, дальше на север, — говорит Питер Седвик, химический океанограф из Университета Олд Доминион в Вирджинии, который не участвовал в исследовании.
В северных частях цветения фитопланктона концентрации хлорофилла увеличились, что говорит о том, что дополнительное железо способствует более интенсивному цветению, по словам авторов. В результате южная граница цветения не достигает таких южных широт весной, как раньше, сказал Хоуко. Питательные вещества, которые раньше подпитывали его, вероятно, потребляются более интенсивным цветением на севере, добавил он.
Смещение цветения на север может иметь далеко идущие последствия. Поскольку экосистема поддерживает обильные морские организмы, многие рыболовы из Гавайев приезжают сюда на рыбалку, сказал Хоуко. По мере смещения на север эта поездка становится длиннее и дороже, отметил он.
Изменение климата
Исследования показывают, что изменение климата приведёт к сокращению количества питательных веществ, поднимаемых из глубин на поверхность северной части Тихого океана. Это сократит поступление питательных веществ, приносимых течениями на юг, что приведёт к смещению южной границы цветения ещё дальше на север, считают Хоуко и его коллеги. Выбросы железа и изменение климата оказывают синергетическое воздействие на фронт хлорофилла в переходной зоне, заключили они.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять последствия этого дополнительного металла. Цветение фитопланктона поглощает углерод и помогает поддерживать баланс углекислого газа между океаном и атмосферой, сказал Седвик. Любое изменение экосистемы может нарушить этот баланс, добавил он.
— Марк ДеГрафф (@markr4nger.bsky.social), научный писатель
Цитата: DeGraff, M. (2025), Iron emissions are shifting a North Pacific plankton bloom, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250286. Опубликовано 6 августа 2025 года.
Текст © 2025. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0.
Кроме случаев, отмеченных иным образом, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без явного разрешения владельца авторских прав запрещено.