Контроль за цветом воды Океана поможет предсказывать колебания климата Земли

Разделить все воды Мирового океана на четыре типа по сезонным колебаниям уровня хлорофилла - такое предложение выдвинули сотрудники Института океанологии имени П.П. Ширшова Российской академии наук.

Как разделить и зачем? Чтобы в этом разобраться, для начала поясним: в данном случае хлорофилл - это пигмент, окрашивающий воду в зеленый цвет. Показатель зависит от численности фитопланктона - то есть взвешенных в воде микроводорослей, которые служат пищей морским животным и участвуют в обороте углерода на планете.

Считается аксиомой, что количество фитопланктона определяет разнообразие морских обитателей, их численность и биомассу в конкретном участке океана. До недавних пор ученые были уверены и в том, что циклы размножения фитопланктона в тропиках и субтропиках мало зависят от времени года, ведь температура воды и освещенность в этих местах и на этих широтах почти всегда одни и те же.

Однако недавние исследования (ежедневные фотографии океана со спутника Aqua MODIS) в тропиках и субтропиках выявили совсем иную картину. Огромное количество фотографий собрали в единую карту и проанализировали с помощью сложных математических алгоритмов. В результате оказалось, что для 78 процентов акватории Мирового океана в исследуемых широтах характерны значительные сезонные колебания концентрации хлорофилла. В этих зонах наблюдались пики цветения - то есть периоды активного размножения микроводорослей, когда зоопланктон попросту не справляется с обилием пищи, и все, что остается, уходит на дно.

Оседающие потоки органики приводят к росту популяций глубоководных обитателей. А кроме того, в периоды цветений фитопланктон потребляет углекислый газ из атмосферы - по существу перерабатывает его и переносит углерод в виде органических веществ в глубинные слои океана и на его дно. Таким образом, значительные объемы атмосферного углерода уходят в океан и накапливаются (по существу - захораниваются) в осадках, что приводит к снижению парникового эффекта в целом на планете.

Авторы исследования с помощью спутника Aqua MODIS проанализировали сезонные циклы фитопланктона и выделили четыре типа зон. Примерно на четверти территорий (22 процента, в основном вблизи экватора) поддерживался круглогодичный баланс. То есть количество фитопланктона в течение года менялось мало и находилось в постоянном равновесии с его потребителями - зоопланктоном. В других зонах наблюдались пики цветения.

На 4 процентах акватории океана всплески размножения фитопланктона оказались связаны с действием потоков воды из крупных рек типа Ориноко, Амазонка и Конго. И муссонов - ветров, которые меняют направление в зависимости от сезона. Влияние муссонов наблюдалось на севере Индийского и на востоке Атлантического океанов.

В остальных регионах количество хлорофилла менялось в зависимости от толщины слоя воды, перемешанного ветром и волнами. При расширении этого слоя из глубинных вод захватывались питательные вещества для фитопланктона, что стимулировало его сезонное размножение. При этом на 55 процентах морской акватории пики были незначительными, а на 18 - характеризовались существенными всплесками цветения микроводорослей.

Что в результате?

Ученые опубликовали подробную карту зон с разными типами экосистем. Такая схема зональности, по мнению самих исследователей, позволит точнее определять запасы биоресурсов и структуру экосистем в глубинах океана. А как следствие - лучше понимать и предсказывать колебания земного климата за счет более полного учета потоков углерода. Наряду с другими шагами это поможет в выработке общей мировой стратегии по климатическим вопросам.

Участники проекта, который поддержан грантом Российского научного фонда, говорят и о том, что предложенное ими деление океана на четыре условные зоны может стать основой для экологических инициатив ради смягчения последствий климатических колебаний и воздействия человека на жизнь в океане. Кроме того - позволит выявлять участки с богатыми глубоководными экосистемами, а значит - более эффективно управлять морскими ресурсами, в том числе при рыбном промысле.

Заведующий лабораторией структуры и динамики планктонных сообществ Института океанологии имени П.П. Ширшова, член-корреспондент РАН Александр Верещака, как руководитель всего проекта, дал понять, что у него будет продолжение.

"До этого мы исследовали только показатели с поверхности океана, основываясь на снимках, которые получили со спутников. А теперь, - обозначил свои и коллег ближайшие планы Александр Верещага, - планируем задействовать данные арго-буев, которые регистрируют содержание хлорофилла, биогенов (это питательные вещества для фитопланктона) и других параметров среды в столбе воды на разной глубине…".

Кроме того, сообщает пресс-служба РНФ со ссылкой на того же руководителя проекта, планируется использовать данные так называемых седиментационных ловушек - это специальные устройства для измерения потоков углерода, который "пассивно оседает" в глубины океана. По словам Александра Верещаги, такие параметры очень важны для моделирования климатических процессов: "Как минимум, необходимо проверить, насколько они связаны с зональностью, которую мы предложили".