Таяние арктического льда вымывает из океана ключевой питательный элемент

Фото из открытых источников

В течение многих лет ученые считали, что таяние арктического морского льда, по крайней мере в одном смысле, будет полезно для жизни в океане. Больше открытой воды означает больше солнечного света, проникающего в поверхность, а это значит, что происходит больше фотосинтеза, а значит, больше фитопланктона. А больше планктона приводит к увеличению количества рыбы, морских птиц и китов. 

Потеря льда имела катастрофические последствия, но предполагалось, что океан частично компенсирует это, став более продуктивным. Новое исследование утверждает, что всё произошло не так. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment.

Исследование, проведенное в Эдинбургском университете, показало, что потеря морского льда вызвала химическую трансформацию в Северном Ледовитом океане, которая теперь происходит в противоположном направлении.

Это изменение лишает экосистему ключевого питательного вещества и толкает её в состояние, в котором она, вероятно, никогда прежде не находилась, — состояние, способное поддерживать меньше жизни, а не больше.

«В течение многих лет ожидалось, что сокращение площади морского льда в Северном Ледовитом океане приведет к увеличению роста фитопланктона, поскольку больше солнечного света сможет достигать поверхностных вод», — сказала соруководитель исследования Марта Сантос-Гарсия из Эдинбургской школы геонаук. «Наши выводы свидетельствуют об изменении этих взаимосвязей: Северный Ледовитый океан, по-видимому, перешел от системы, в основном ограниченной светом, к системе, все больше ограничиваемой доступностью нитратов, что имеет далеко идущие последствия для морских экосистем, пищевых цепей и роли Арктики в климате Земли».

В основе исследования лежат данные о пробах воды, отобранных за более чем два десятилетия в проливе Фрам – главном канале, по которому арктические воды текут на юг в Атлантический океан. Это делает его идеальным местом для мониторинга того, что Северный Ледовитый океан экспортирует в остальной мир.

Данные ясно показывают ситуацию. Начиная с 2009 года, уровень нитратов в водах, выходящих из Арктики, начал неуклонно снижаться.  Это совпало практически точно с резким ускорением сокращения площади морского льда в Арктике, начавшимся примерно в тот же период. Это совпадение не случайно.

Нитраты необходимы. Это основное питательное вещество, обеспечивающее рост фитопланктона в полярных океанах. Без этого основание пищевой цепи сокращается, и всё, что построено на её основе, сокращается вместе с ним.

Выявленный исследователями механизм действует на мелководных континентальных шельфах, которые лежат под почти половиной Северного Ледовитого океана. Когда эти шельфы были покрыты льдом, они были в основном темными и холодными. По мере отступления льда обширные участки мелководного морского дна внезапно впервые оказались в сколько-нибудь значительной степени освещены солнечным светом.

Солнечный свет подпитывал процесс, называемый бентосной денитрификацией, — химическую реакцию в отложениях мелководного морского дна, которая превращает нитрат в газообразный азот. Затем этот газ улетучивается в атмосферу, вместо того чтобы оставаться в воде, где его может использовать планктон. 

Чем больше обнажается мелководье и происходит денитрификация, тем меньше нитратов в океане. Это один из тех механизмов обратной связи, который поражает своей простотой. Потепление приводит к исчезновению льда, исчезновение льда обнажает мелководье, а обнаженное морское дно разрушает нитраты. 

Меньше нитратов означает меньше планктона. Меньше планктона означает меньше всего того, что питается планктоном. Переход к условиям дефицита нитратов означает не только уменьшение общего количества планктона. Это также может означать изменение состава планктона.

К ним относятся более мелкие виды, способные процветать в воде с низким содержанием питательных веществ, но менее питательные и менее эффективные в передаче энергии вверх по пищевой цепи. 

Рыбы, питающиеся планктоном, морские птицы, питающиеся рыбой, морские млекопитающие, поедающие всё подряд, — все они сталкиваются с более разреженным и менее продуктивным океаном, чем тот, который существовал до 2009 года.

Последствия, связанные с углеродным следом, добавляют еще один аспект. Фитопланктон является одним из основных механизмов океана, улавливающих атмосферный углекислый газ посредством фотосинтеза и удерживающих его в глубинах океана. 

Меньшее количество фитопланктона, производящего меньше биомассы, означает меньшее поглощение углерода, именно в тот момент, когда планете больше всего необходимо, чтобы океан продолжал поглощать как можно больше углерода.

Особенно отрезвляющим этот вывод делает оценка исследователей относительно возможности восстановления Северного Ледовитого океана. Вероятно, это невозможно – по крайней мере, в масштабах, приемлемых для человечества.

«Согласно нашим данным, изменения в экосистеме Северного Ледовитого океана достигли критической точки примерно в 2009 году», — заявил Раджа Ганешрам из Эдинбургской школы геонаук, возглавляющий исследовательскую программу на протяжении последних двух десятилетий. «Необходимо внимательно следить за тем, как эти изменения распространяются по пищевой цепи, поскольку это имеет серьезные последствия для нас, в том числе для коммерческого рыболовства в Северной Атлантике».

Поскольку химический сдвиг обусловлен продолжающейся потерей морского льда, до тех пор, пока климат будет развиваться по нынешней траектории, реального пути к состоянию, существовавшему до 2009 года, не существует. 

Северный Ледовитый океан перестроился под воздействием новых условий, и эти условия сохранятся.

Данные из пролива Фрам позволяют понять, что происходит внутри Арктики. Однако они пока не дают полного ответа на вопрос о том, что произойдет, когда вся эта обедненная нитратами вода потечет на юг, в Северную Атлантику.

Это один из наиболее важных с коммерческой точки зрения океанических регионов на Земле, поддерживающий огромные рыбные промыслы, которые обеспечивают продовольствием сотни миллионов людей. 

Исследователи заявляют, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы отследить, как изменения в химическом составе Арктики распространяются по всей океанической системе. 

Уже сейчас ясно, что необходимо пересмотреть предположение, лежащее в основе многолетних размышлений о потере морского льда, — что больше открытой воды означает более продуктивные океаны.

Арктика отреагировала на потепление совсем не так, как кто-либо ожидал. Такое случается крайне редко.