Изменение основ антарктической пищевой сети может повлиять на всю экосистему

от

Исследователи из Дании, Новой Зеландии, Австралии, Испании и США реконструировали состав сообществ фитопланктона вокруг Антарктиды за почти три десятилетия — это наиболее полное исследование такого рода на сегодняшний день.

Под руководством Датского метеорологического института (DMI) учёные выяснили, что богатые энергией диатомовые водоросли, которые предпочитают криль, сокращаются на больших территориях Антарктиды, поскольку их вытесняют более мелкие и менее питательные виды фитопланктона.

Исследование, опубликованное в Nature Climate Change, документирует значительные изменения в видах морского фитопланктона, которые являются первым звеном в пищевой цепочке океана.

«Мы можем наблюдать фундаментальную реорганизацию жизни вокруг Антарктиды», — сказал ведущий автор доктор Александр Хэйворд, учёный-климатолог из Национального центра климатических исследований, DMI.

«Крошечные водоросли в основе антарктической пищевой сети меняются таким образом, что это может повлиять на всю экосистему — от криля до китов — и изменить то, как океан помогает регулировать наш климат».

Последствия перехода от диатомовых водорослей к гаптофитам и криптофитам означают меньше пищи для криля, что повлияет на пингвинов, тюленей и усатых китов, которые зависят от криля.

Водоросли-продуценты фитопланктона поглощают углекислый газ посредством фотосинтеза. Диатомовые водоросли с плотными кремниевыми скелетами быстро опускаются на дно океана и уносят углерод в его глубины. Гаптофиты и криптофиты не поглощают углерод в такой степени.

Исследование основано на наборе данных из 14 824 полевых образцов пигментов фитопланктона (хлорофиллов и каротиноидов, которые участвуют в фотосинтезе), собранных в основном в летние месяцы в Южном океане вокруг Антарктиды между 1997 и 2023 годами.

«Это исследование подчёркивает ценность рутинного и случайного отбора проб в полевых условиях — время от времени брать пробу воды и смотреть, что в ней содержится», — сказал соавтор доктор Саймон Райт, морской биолог из Института морских и антарктических исследований Университета Тасмании. «Со временем это даёт ценную базу данных».

Используя передовые методы машинного обучения, эта база данных была проанализирована для расчёта пропорций основных групп водорослей на основе их известных маркерных пигментов.

Эти результаты были объединены со спутниковыми данными (такими как цвет океана во время цветения водорослей, концентрация морского льда и температура поверхности моря), данными о состоянии окружающей среды (с использованием биохимической модели NASA ECCO-Darwin, которая включает в себя круговорот углерода, питательных веществ, кислорода и щёлочности) и полевыми измерениями для моделирования групп фитопланктона в Южном океане за 26-летний период.

«Наш анализ показал, что с 1997 по 2016 год произошло значительное сокращение популяций диатомовых водорослей по мере увеличения морского льда», — сказал соавтор доктор Пат Вонгпан, учёный, изучающий морской лёд, в рамках Австралийской программы антарктических исследований в Университете Тасмании.

«Диатомовые водоросли были заменены гаптофитами и криптофитами, которые более эффективно поедаются желеобразными сальпами, которые являются плохой пищей для фауны и менее эффективны в переносе углерода».

За период исследования содержание железа (микроэлемента, важного для фитопланктона) в поверхностных водах уменьшилось, а температура повысилась — это особенно сильно ударило по требовательным к железу диатомовым водорослям. Криптофиты и гаптофиты менее зависимы от железа и поэтому лучше справляются в изменившейся среде.

Изменения в сообществах планктона стали более заметными после 2016 года, когда в Антарктиде произошло резкое сокращение площади морского льда. Тенденции изменились: произошёл всплеск численности диатомовых водорослей и резкий рост криптофитов, что указывает на смену режима, связанную с морским льдом, поставками железа и потеплением.

Хотя фитопланктон имеет решающее значение для антарктической морской пищевой сети и для биологического насоса углерода, долгосрочные сдвиги в составе их сообществ изучены недостаточно. Это новое исследование направлено на то, чтобы изменить эту ситуацию.

«Наше исследование документирует изменение экологической системы в Южном полярном океане, вызванное изменением климата, которое само по себе может влиять на климат посредством механизма обратной связи», — говорится в исследовании.

«Углекислый газ, который в противном случае хранился бы в глубинах океана, теперь может быть выброшен обратно в атмосферу», — сказал доктор Хэйворд.

«Корреляция, наблюдаемая между изменениями в сообществах фитопланктона и сменой режима, связанной с тенденциями в покрытии морского льда, подчёркивает чувствительность антарктической морской экосистемы к изменению климата», — заключают авторы.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте