В условиях растущего содержания углекислого газа в атмосфере залив Мэн считается особенно уязвимым к подкислению океана. Его уязвимость связана с температурой: воды в заливе холодные, а холодная вода растворяет углекислый газ легче, чем тёплая. Повышение уровня углекислого газа снижает pH океана (делая его более кислым), что вызывает опасения за здоровье местных экосистем, а также за прибыльную отрасль по добыче моллюсков.
Однако определение химического состава морской воды — сложная задача. Она требует современного оборудования и оценки сложных физических, химических и биологических процессов. До недавнего времени не существовало долгосрочных данных, позволяющих сопоставить отдельные измерения, поэтому учёные не знали, как меняется кислотность вод в регионе.
Использование химического состава океана, зафиксированного в водорослях
Исследователи построили почти 100-летнюю историю кислотности (pH) в регионе, используя химический состав океана, записанный в водорослях. Анализ, опубликованный в «Scientific Reports», показывает, что подкисление океана, наблюдаемое во всём мире, в заливе задержалось.
Залив Мэн подпитывается тремя морскими водными массами: ледяными, кислыми северными водами со Шотландского шельфа и Лабрадорского течения и тёплыми, щелочными водами Гольфстрима. Его также окружает тысячи километров береговой линии на западе, а в эстуарии и прибрежные воды поступает значительный речной сток.
Группа учёных ожидала увидеть колебания pH в заливе, учитывая различные факторы, влияющие на химический состав океана, и антропогенное увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, — сказал Джозеф Стюарт, геохимик из Бристольского университета в Великобритании и соавтор исследования. Данные с 2011 года, собранные в заливе Каско в штате Мэн местной некоммерческой организацией, показывают повышение кислотности в этом прибрежном районе. Но этот период слишком короткий, чтобы определить долгосрочные тенденции, по мнению авторов исследования.
Химический состав океана, зафиксированный в водорослях
Косточковые коралловые водоросли живут в прибрежных районах залива Мэн около 40 лет, на южной границе своего ареала. Эти холодолюбивые водоросли покрывают скалы и растут сезонными приростами, оставляя в своих кальцинированных скелетах годичные кольца, похожие на древесные. Они очень чувствительны к изменениям pH и служат показателем прошлых концентраций углекислого газа в морской воде.
Используя образцы водорослей, собранных в нескольких местах, команда реконструировала хронологию, охватывающую период с 1920 по 2018 год.
«Мы давно измеряем температуру, но не так долго измеряем pH морской воды. Это очень сложное и трудоёмкое измерение», — сказала Бранвен Уильямс, учёный-климатолог из колледжа Клермонт Маккенна в Калифорнии и соавтор исследования. «Такие записи действительно ценны, чтобы понять существующую изменчивость, особенно в районах с людьми», — добавила она.
К удивлению исследователей, водоросли зафиксировали историческую тенденцию к относительно низкому pH в поверхностной морской воде, около 7,9, с небольшим повышением на 0,2 единицы pH за последние 40 лет. (В среднем pH океанской воды в настоящее время составляет около 8,1.) Это движение к слегка более основным условиям было нелогичным.
«Мы были несколько удивлены таким результатом, но потом всё стало понятно, когда мы сопоставили его с изменением температуры и питательных веществ, а также с временем таких изменений, которое было ранее задокументировано в других работах», — сказал Стюарт.
Начиная примерно с 2010 года, воды в заливе Мэн резко потеплели. Изменение было вызвано снижением влияния холодных северных водных масс и подъёмом вод Гольфстрима, которые не только тёплые, но и щелочные. Эти воды, по-видимому, действуют как буфер и задерживают начало подкисления океана.
Тёплые воды
Исследователи говорят, что в какой-то момент буферные эффекты, обусловленные циркуляцией океана, достигнут своего предела. Однако поглощение океаном растущего количества атмосферного углерода будет продолжаться, и это сделает экосистемы региона и экономику уязвимыми к последствиям подкисления.
Подкисление океана представляет ещё одну проблему для прибрежной экономики залива и коммерческого рыболовства, которое простирается от мыса Код до Новой Шотландии. Экосистемы в заливе Мэн уже сталкиваются с угрозами из-за болезней, потепления вод, деградации среды обитания и инвазивных видов. Дополнительная угроза подкисления может подтолкнуть отдельные виды к утрате способности к выживанию и переопределить биотические и абиотические факторы, способствующие развитию экосистем этих видов — точка перегиба.
«Не только pH сам по себе вызовет переломный момент в экосистеме, но и сочетание pH и температуры, и оба эти фактора меняются. Чем больше у нас данных для понимания систем, всех этих различных факторов, тем лучше», — сказала соавтор исследования Мишель ЛаВин, учёный-океанограф из колледжа Боудойн в штате Мэн.
Это и другие исследования дают представление о тенденциях подкисления, но задача понимания и решения конкурирующих факторов, влияющих на pH океана, кажется неразрешимой, — сказал Дэмиан Брэди, океанограф из Университета штата Мэн, который не участвовал в исследовании. «Динамика такова, что у нас постоянно есть эти противодействующие силы. У нас есть рост общей щёлочности из-за морских вод, повышение температуры, в то время как мы, как вид, увеличиваем количество углекислого газа, попадающего туда», — сказал он. «Это действительно сложно».
— Кимберли Хэтфилд, научный писатель
Citation: Hatfield, K. (2025), Warming Gulf of Maine buffers ocean acidification—for now, Eos, 106, https://doi.org/10.1029/2025EO250239. Published on 3 July 2025.
Text © 2025. The authors. CC BY-NC-ND 3.0