Новое исследование с участием NASA показывает, что потепление поверхностных вод может ограничивать доступность питательных веществ для микроскопических организмов в океане. Это важно не только для биологии: фитопланктон находится в основании морских пищевых цепей, от которых зависят экосистемы и часть мировой экономики.
Работа опубликована 5 июня в Science Advances. Команда объединила два десятилетия наблюдений со спутника Aqua, данные прибора MODIS, образцы планктона из океанских экспедиций и генетические маркеры у Prochlorococcus, одного из самых распространенных морских микробов.
Исследователи не измеряли азот, железо и фосфор напрямую по всему океану. Вместо этого они использовали косвенный показатель: соотношение углерода и хлорофилла в фитопланктоне. Если хлорофилла становится меньше относительно углерода, спутниковые данные могут указывать на стресс. Затем этот глобальный сигнал сопоставили с генетическими признаками нехватки питательных веществ в образцах микроорганизмов.
Самые сильные признаки стресса обнаружены в субтропических круговоротах Атлантического, Тихого и Индийского океанов. Это огромные относительно спокойные области, где теплая поверхностная вода образует устойчивый слой и мешает подъему более холодной, богатой питательными веществами воды из глубины. В Южной части Тихого океана такая ситуация связана с дефицитом азота и железа и дала один из самых сильных сигналов.
Северная Атлантика оказалась сложнее. Там ожидали более заметный стресс, но воздействие оказалось мягче, несмотря на признаки нехватки фосфора. Ученые предполагают, что фитопланктон может частично компенсировать недостаток фосфора, эффективнее перерабатывая его внутри клеток или заменяя молекулы, богатые фосфором. С азотом это сделать труднее, потому что он нужен для белков и клеточных механизмов фотосинтеза.
В данных видна связь с сезонами и крупными климатическими циклами, включая El Niño и Pacific Decadal Oscillation. Во время La Niña охлаждение больших областей Тихого океана усиливает подъем глубинной воды и в некоторых районах снижает стресс. При этом на длинном отрезке с 2002 по 2021 год температура поверхности выросла почти на 90 процентах изученной площади океана, а питательный стресс в среднем усиливался.
Есть и осторожно обнадеживающая деталь. В некоторых бедных питательными веществами районах Южного полушария стресс рос слабее, чем можно было ожидать при таком потеплении. Авторы предполагают, что часть микробов, способных фиксировать азот из воздуха, может частично смягчать последствия снижения перемешивания. Это не отменяет риска, но показывает, что реакция океанической биологии на потепление будет сложнее прямой линии на графике.
