Загадочное свечение в океане оказалось миллиардами крошечных существ

Фото из открытых источников

Океанографы, возможно, наконец-то расшифровали сияющее пятно бирюзы среди серо-голубых вод Южного океана, которое сбивало с толку ученых с тех пор, как оно было впервые обнаружено на спутниковых снимках в начале 2000-х годов. Новое исследование было опубликовано в журнале Global Biogeochemical Cycles.

Картографирование концентраций фитопланктона и биогеохимических соединений выявило любопытное сочетание микроорганизмов, которое ставит под сомнение предположения о том, как холодные воды самых южных океанов мира впитывают углерод.

К северу от бирюзового пятна простирается отражающее свет кольцо морской воды, называемое Большим кальцитовым поясом. Также обнаруженное около двух десятилетий назад, оно с тех пор содержит миллиарды необычных на вид, питающихся солнечным светом, «кокколитофорид», получивших название за свои отражающие чешуйки, известные как кокколиты.

Используя неорганический углерод для создания своих кальцитовых чешуек, кокколитофориды пояса играют важнейшую роль в мировом цикле углерода, концентрируя около 30 миллионов тонн этого элемента ежегодно.

Высокая концентрация кокколитов увеличивает отражательную способность океана, которую спутниковые океанографы обычно используют для оценки концентрации кальцита в океане. Таинственное мерцающее сине-зелёное пятно к югу от большого кальцитового кольца также можно было бы объяснить кокколитами, если бы не тот факт, что вода должна быть слишком холодной для размножения микроорганизмов.

Бирюзовые приливы, часто скрытые бурным морем, тяжёлыми облаками и айсбергами, до сих пор было трудно увидеть из космоса. Океанограф Барни Балч и его коллеги решили, что единственный способ узнать, что происходит на самом деле, — это выйти в море. Как они пишут в своей статье, «в этом регионе было мало измерений для определения точных параметров из-за его удалённости».

На борту исследовательского судна Roger Revelle Балч и его команда отправились из Гавайев к Южному полюсу, пройдя через большой кальцитовый пояс, который, поскольку в Южном полушарии было лето, был в полном цвету.

«Спутники видят лишь несколько метров поверхности океана, но мы смогли провести несколько измерений на разных глубинах», — объясняет Балч. «Нет ничего лучше, чем проводить измерения разными способами, чтобы получить более полную картину».

Эти измерения включали цвет океана, скорость кальцификации, скорость фотосинтеза и, что самое важное, концентрацию неорганического углерода и кремния — минералов, которые представляют кокколитофориды и их конкурентов — диатомовые водоросли, которые строят свои собственные микроскопические раковины из кварцевого стекла.

Оба этих планктона — диатомовые и кокколитофориды — занимают настолько схожие ниши, что являются обреченными конкурентами, связывая органический углерод в глубинах океана и вырабатывая энергию, питающую огромные морские пищевые цепи, простирающиеся по всему миру.

Большой кальцитовый пояс всегда считался территорией кокколитофорид; все, что южнее его полярного фронта, является царством диатомовых водорослей.

«Высокоотражательные воды южнее большого кальцитового пояса регулярно наблюдались, но подвергались сомнению, поскольку кокколитофориды обычно не встречаются в таких холодных водах», — пишут авторы.

Вместо этого было высказано предположение, что повышенная отражательная способность может быть обусловлена другими материалами с высокой отражательной способностью, такими как рыхлый лёд, ледниковая мука, цветение водорослей Phaeocystis , повышенное образование пузырьков или другие взвешенные частицы, например, высокая концентрация взвешенного опала, связанного с диатомовыми водорослями.

Образцы воды дали не только первое доказательство кальцификации, происходящей в этих южных водах, но и прямые визуальные доказательства того, что кокколитофориды обитают там, где никто не ожидал их присутствия.

«Умеренные концентрации пластинчатых кокколитофорид и отдельных кокколитов наблюдались к югу от большого кальцитового пояса вплоть до 60° ю.ш.», — сообщают авторы.

Однако несколько отдельных кокколитов не могут отражать достаточно света, чтобы объяснить яркость спутниковых снимков.

По-видимому, диатомовые водоросли настолько плотны в этих водах, что их стекловидные отражающие структуры способны создавать тот же оптический эффект, что и кокколитофориды.

«Наши результаты показывают, что эти сильно отражающие полярные воды являются результатом рассеивания панцирями диатомовых водорослей, а не кокколитофоридами, и были ошибочно идентифицированы как твердые частицы неорганического углерода в спутниковых измерениях», — пишут они.

Балч и его коллеги предполагают, что в свете всего этого придется пересмотреть способ, которым спутники оценивают содержание органического углерода в твердых частицах.

«Мы расширяем наши представления о том, где обитают кокколитофориды, и наконец начинаем понимать закономерности, которые видим на спутниковых снимках этой части океана, куда нам редко удается попасть», — говорит Балч.