Исчезновение морского льда, открывающее доступ большему количеству солнечного света в акваторию Северного Ледовитого океана, парадоксальным образом стимулирует бурный рост фитопланктона, однако, как выясняется, этот процесс сопровождается истощением критически важного питательного элемента. Подобное развитие событий, по мнению ученых, способно спровоцировать серьезные последствия для животных, занимающих более высокие ступени в пищевой цепочке — от тюленей и белых медведей до промысловых видов рыб, обитающих в Северной Атлантике.
Данные, полученные со спутников и основанные на измерении уровня зеленого пигмента хлорофилла, демонстрируют, что численность фитопланктона — мельчайших фотосинтезирующих организмов, образующих фундамент морской пищевой пирамиды, — неуклонно возрастает по всей территории Арктики. Цветение этих водорослей в регионе уже побило все предыдущие рекорды, создавая иллюзию экологического благополучия. Однако, вопреки ожиданиям, с 2009 года общая динамика роста фитопланктона в значительной части арктических вод замедлилась, а в некоторых районах, расположенных на атлантической стороне, и вовсе начала демонстрировать снижение.
Парадокс цветения: изобилие света оборачивается дефицитом азота
Ключ к разгадке этого тревожного явления, по мнению исследователей из Эдинбургского университета (Великобритания) во главе с Раджей Ганешрамом, кроется в нарушении баланса питательных веществ. Бурно разрастающийся фитопланктон в тихоокеанском секторе Арктики, получая избыток солнечной энергии, активно потребляет нитраты, лишая тем самым соседние акватории этого жизненно необходимого для роста химического соединения. Именно нитраты, являющиеся формой азота, представляют собой одно из трех базовых питательных веществ, без которых невозможно существование ни растений в саду, ни сельскохозяйственных культур на полях, ни фитопланктона в океане.
Ситуация усугубляется тем, что воды Тихого океана, которые через Берингов пролив традиционно приносят в Чукотское море этот ценный элемент в виде нитрата, не могут компенсировать возросший расход. «Потепление в Арктике — это не просто сокращение площади морского льда и повышение температуры; это нечто гораздо более глубокое, — подчеркивает Ганешрам. — Оно оказывает комплексное воздействие на всю экосистему. Мы имеем дело с влиянием на наши продовольственные ресурсы, масштабы которого до конца не осознаем, причем как в самой Арктике, так и в Северной Атлантике, находящейся буквально у нашего порога». Таким образом, достигнутый переломный момент в балансе питательных веществ грозит серьезно перекроить всю пищевую сеть полярного региона.
орое является частью Северного Ледовитого океана. Течения разносят нитраты по Арктике и в конечном итоге попадают в Атлантику, в основном через пролив Фрама между Гренландией и Шпицбергеном.
Ганешрам и его коллеги проанализировали измерения уровня питательных веществ в проливе Фрама, собранные регулярными ледокольными экспедициями с 1998 по 2023 год. Они обнаружили, что с 2009 года наблюдается резкое падение уровня нитратов, и это падение совпало со «сменой режима»; в сторону меньшей протяженности морского льда. Согласно выводам команды, почти все нитраты, поступающие из Тихого океана, потребляются в Чукотском море теперь, когда отступление морского льда подвергло воду большему воздействию солнечного света.
Все большее количество фитопланктона растет, умирает и опускается на морское дно, где аэробные бактерии и археи в отложениях разлагают его, потребляя кислород. Но как только ограниченное количество кислорода заканчивается, анаэробные микробы начинают расщеплять мертвый фитопланктон, потребляя нитраты. К тому времени, когда эти воды достигают других частей Арктики, таких как пролив Фрама, они уже обеднены нитратами.
В результате диатомовые водоросли, которые процветают при наличии нитратов, перестали доминировать в проливе Фрама. Сейчас большую часть фитопланктона составляет микропланктон, который более эффективно получает азот из аммония, вырабатываемого бактериями и зоопланктоном в толще воды.
Это добавляет больше звеньев в пищевую цепочку, поскольку более мелкий фитопланктон должен быть съеден более мелким зоопланктоном, прежде чем эта энергия попадет к более крупному зоопланктону и рыбам. А поскольку на каждом звене теряется некоторая энергия, более длинная пищевая цепь в конечном итоге может означать меньше еды для рыб, тюленей, белых медведей и даже человеческих сообществ, таких как инуиты.
Изменение потока питательных веществ в Северную Атлантику может также изменить состав фитопланктона и там, что, возможно, повлияет на коммерческое рыболовство.
Результаты показывают, что фитопланктон в настоящее время ограничен питательными веществами, а не солнечным светом, и его рост по всему Северному Ледовитому океану в целом, вероятно, скоро перестанет увеличиваться, говорит Жан-Эрик Трамбле из Университета Лаваля в Квебеке, Канада, который не принимал участия в исследовании.
«Это показывает, что Северный Ледовитый океан не станет оазисом будущего», — говорит он. «Если вы увеличиваете производство [фитопланктона], вы усиливаете денитрификацию, удаляете нитраты и в дальнейшем снижаете продуктивность».
Исследователи, стоящие за исследованием, считают, что экосистема пересекла переломный момент. «Морской лед не вернется, даже если в течение года могут наблюдаться некоторые колебания», — говорит член команды Марта Сантос-Гарсия, также из Эдинбургского университета. «Поэтому можно предположить, что потеря нитратов, скорее всего, не будет возмещена».
Экстренный брифинг о природном и климатическом кризисе
Проблемы, с которыми мы сталкиваемся, не приукрашиваются, и на этой специальной сессии мы представляем экстренный брифинг о природном и климатическом кризисе от трех ведущих ученых мира: Натали Седдон, Кевина Андерсона и Пола Беренса. Ведущий редактор подкаста New Scientist Роуэн Хупер.
Узнать больше