Микроскопический планктон, регулирующий климат Земли и поддерживающий океанские экосистемы, занимает центральное место в новой информационной кампании.
Микроскопический снимок кокколитофора (Syracosphaera pulchra), одноклеточной океанской водоросли, чьи сложные кальциевые пластинки (кокколиты) играют важную роль в глобальном круговороте углерода. Автор: доктор Елена Годриян, Институт Руджера Бошковича
Кокколитофоры размером меньше пылинки и имеют форму крошечных дисков — это микроскопические обитатели океана, которые оказывают огромное влияние на климат планеты. Эти крошечные водоросли удаляют углерод из морской воды, выделяют кислород и образуют тонкие кальцитовые пластины, которые со временем опускаются на дно океана. Со временем эти пластины образуют слои мела и известняка, которые фиксируют историю климата Земли. Сегодня пять европейских исследовательских институтов объявили о новой инициативе по провозглашению 10 октября Международным днем кокколитофоров, привлекая внимание к жизненно важному вкладу организмов в регулирование выбросов углерода, производство кислорода и здоровье морских экосистем, которые поддерживают жизнь на Земле.
Инициативу возглавляют Институт Руджера Бошковича (Загреб, Хорватия), Лайелловский центр при Университете Хериот-Ватт (Эдинбург, Великобритания), Норвежский исследовательский центр NORCE (Берген, Норвегия), Центр морских и экологических наук (MARE) при Лиссабонском университете (Португалия) и Международный Ассоциация наннопланктона (INA).
Хрупкое равновесие под угрозой
Мало кто знает о кокколитофорах, но без них океаны и климат планеты выглядели бы совершенно по-другому. Эти одноклеточные водоросли, содержащие хлорофилл, плавают в освещенных солнцем слоях моря и покрыты пластинками карбоната кальция, известными как кокколиты.
Несмотря на невероятные размеры, кокколитофоры являются одними из наиболее эффективных природных регуляторов выбросов углерода на Земле. Ежегодно они вырабатывают более 1,5 миллиардов тонн карбоната кальция, улавливая углекислый газ из атмосферы и накапливая его в глубоководных отложениях. Помимо удаления углерода, они производят кислород, питают морские пищевые сети и влияют на парниковый баланс планеты.
Кокколитофоры часто обитают на обширных участках океана, но изменение климата приводит к изменению температуры, химического состава и питательных веществ в морской воде. Эти изменения представляют серьезную угрозу для их выживания и стабильности экосистем, которые от них зависят.
Почему именно кокколитофоры?
Что отличает кокколитофор от остального планктона, так это их роль в глобальном круговороте углерода и уникальная летопись, которую они оставляют после себя. «В отличие от других групп, они строят сложные пластины из карбоната кальция, которые не только помогают выводить углекислый газ из атмосферы, но и переносят его в глубокие океанские отложения, где он может храниться тысячелетиями. Эта биоминерализация оставляет после себя исключительные геологические данные, позволяющие нам изучать, как они реагировали на прошлые климатические изменения, и лучше прогнозировать их будущую роль. Короче говоря, их двойная роль в качестве углеродных насосов и климатических архивов делает их незаменимыми в понимании изменения климата и борьбе с ним», — говорит профессор Алекс Поултон из Лайелльского центра.
«Они — невидимые архитекторы океана, создающие крошечные пластинки, которые становятся обширными архивами климата Земли», — говорит доктор Елена Годриян, ведущий исследователь кокколитофоров в Институте Руджера Бошковича. «Изучая их прошлую и текущую реакцию на изменения в океане, мы можем лучше понять, как функционируют морские экосистемы, и изучить, как естественные процессы могут помочь нам справиться с изменением климата».
Передовая наука: от планктона до планетарных процессов.
Международный день кокколитофоров посвящен крошечному океанскому планктону, который незаметно помогает регулировать содержание углекислого газа в атмосфере.
В Центре Лайелла в Шотландии команда OceanCANDY во главе с проф. Алекс Поултон (Alex Poulton) изучает, как этот планктон извлекает CO2 из воздуха и накапливает его в море, и проверяет, как более теплые и кислые океаны могут изменить этот процесс. Компьютерные прогнозы позволяют сравнить, какие виды лучше справляются с этой задачей сегодня и завтра.
В Норвегии ученые из NORCE Research под руководством доктора Кайла Майерса и его команды отслеживают жизненные истории кокколитофор, как они растут, кто их ест и вирусы, которые заражают и в конечном итоге убивают их, чтобы показать, как углерод перемещается по океану. Древняя ДНК, обнаруженная в иле на морском дне, дает представление о прошлых климатических изменениях. «Взаимодействие кокколитофоров с вирусами и травоядными имеет значение», — говорит доктор Кайл Майерс из NORCE. «Эти связи формируют пищевые сети и то, как океан накапливает углерод».
В Хорватии команда Cocco из Института Руджера Бошковича изучает, как они формируют углеродный цикл океана — от распада органического вещества до взаимодействия бактерий, которые влияют на химический состав морской воды и поглощение CO2. «Изучая кокколитофор, мы действительно открываем живой механизм углеродного баланса океана, — говорит доктор Елена Годриян. — Их взаимодействие с бактериями определяет, как углерод перемещается и трансформируется — процессы, которые связывают микроскопические размеры планктона со стабильностью климата нашей планеты».
В МАРЕ, Лиссабонский университет, доктор Катарина В. Геррейру руководит исследованиями, направленными на то, чтобы проследить, как внесение аэрозольных удобрений влияет на распределение кокколитофор через Атлантику в Южный океан и что это означает для океанских углеродных насосов сегодня и в недавнем прошлом. Ее подход заключается в объединении проб аэрозолей и морской воды с данными о донных отложениях, спутниковыми данными и лабораторными микрокосмосами, чтобы установить причину и следствие. «Мы подключаем крошечные организмы, покрытые мелом, к планетарным потокам углерода», — говорит доктор Геррейро.
В INA ученые связывают живых кокколитофоров с их окаменелостями, используя микроскопические пластины для датировки горных пород и прослеживания истории климата Земли. Уточняя глобальные биостратиграфические рамки и корректируя хронологию эволюции видов, исследователи INA превращают окаменелости кокколитофор в точные инструменты для реконструкции древних океанов, увязывая современную экологию планктона с геологической летописью изменения климата.
Почему День кокколитофор имеет значение?
Определение дня, посвященного кокколитофорам, может показаться незначительным жестом, но его сторонники утверждают, что это может иметь большое значение. «Это может способствовать изменению нашего представления об океане. «Чаще всего мы говорим о китах, коралловых рифах и ледяных шапках, но кокколитофоры являются жизненно важной частью климатической системы планеты. Они напоминают нам о том, что самые маленькие организмы могут оказывать наибольшее влияние и что микроскопическая жизнь играет решающую роль в формировании будущего нашей планеты», — говорит доктор Сара Крайер из проекта CHALKY и команды OceanCANDY.
Кампания по объявлению 10 октября Международным днем кокколитофоров является призывом к действию. Подчеркивая важную, но часто упускаемую из виду роль кокколитофоров, ученые хотят стимулировать новую волну распространения знаний об океане, целенаправленной политики и привлечения общественности.