О чем расскажет океан

Исследователи из Института океанологии имени П.П.Ширшова Российской академии наук выяснили, что органические вещества, растворенные в морской воде, способны дать очень много информации, в том числе и связанной с климатическими процессами в мире. Исследования входят в Президентскую программу Российского научного фонда (РНФ). Статья на эту тему была недавно опубликована в журнале Remote Sensing.

Так, российские ученые в рамках комплексных экспедиций 2015 и 2017 годов взяли пробы воды из арктических морей, являющихся частью Северного Ледовитого океана (Карское, Лаптевых и Восточно-Сибирское). Получив данные о содержании и свойствах входящей в состав образцов органики, они смогли определить источники ее происхождения, а также изучить особенности ее распространения при впадении в моря крупнейших сибирских рек.

В частности, оказалось, что в водах Восточно-Сибирского моря встречается меньшее количество органических элементов, чем в других морях. Это объясняется меньшим объемом стока Индигирки и Колымы и тем, что в этих реках самих по себе мало органики. О чем это может говорить?

Как мы знаем, в последнее время в Арктике регистрируются процессы потепления, связанные с увеличением речных стоков, сокращением площади морского льда и таянием вечной мерзлоты. Это приводит к перераспределению потоков веществ, в том числе растворенной органики, состоящей из гуминовых веществ и аминокислот. Последняя является одним из важных компонентов углеродного цикла. Эти вещества поглощают часть солнечного излучения, тем самым уменьшая зону фотосинтеза. В то же время они служат источником энергии для отдельных микроорганизмов и участвуют в переносе загрязняющих элементов.

Научные наблюдения показывают, что за последние десятилетия океан все более и более активно заселяется различными микроорганизмами. В результате образуется и растет планктон, который является пищей для многих морских жителей. Не исключено, что всему виной происходящие на Земле глобальные изменения климата.

Само слово «планктон» означает «блуждающий». Действительно, он дрейфует вместе с течениями. При этом планктон чрезвычайно разнообразен. К нему относятся и одноклеточные растения, и водоросли, и крошечные ракообразные, бактерии, икра и зародыши рыб… Планктон можно разделить на три большие группы.

Первая из них – это фитопланктон, объединяющий в себе микроскопические растения и отдельные виды бактерий. Затем зоопланктон, включающий различных беспозвоночных животных, ракообразных и личинок. И наконец, бактериопланктон – многочисленные бактерии и археи. Последние населяют толщу отложений на самом дне океана. Каждому виду планктона требуются для жизнедеятельности свои особые условия – определенная освещенность, определенный набор растворенных в воде химических веществ, а также уровень солености. Фитопланктон дрейфует в поверхностных водах океана, становясь добычей зоо­планктона, который в свою очередь становится пищей для рыб и морских животных, обосновавшихся на большой глубине.

Именно Россия является обладательницей значительных ресурсов планктона подо льдами Арктики. Экспедиция, пробившая метровый слой льда на нашем Севере, обнаружила там богатейшие залежи фитопланктона, превосходящие по количеству запасы, найденные во всех остальных регионах планеты, вместе взятые… Ранее ученые считали, что фитопланктон разрастается в Северном Ледовитом океане только в летний период, когда морской лед начинает отступать. Теперь точка зрения изменилась. По мнению биологов, арктический лед стал тоньше, чем столетие назад. В результате солнечный свет мог пронизать толщу льда и проникнуть в воды, заселенные планктоном, стимулируя его рост.

Сначала исследователи заметили цветение воды в Чукотском море, на расстоянии 115 километров от берега под коркой льда. Эти растения развиваются подо льдом и не уносятся в открытое море, где концентрация фитопланктона может быть выше. При этом подледный фитопланктон ежедневно увеличивался вдвое, в то время как в открытом море он мог вырастать на такую величину только за 2-3 дня. Быстрорастущий фитопланктон потреб­ляет огромное количество углекислого газа. Возможно, придется пересмотреть расчеты количества углекислого газа в Северном Ледовитом океане, если окажется, что биологическая активность подо льдами – обычное явление…

Одна из версий состоит в том, что рост планктона является своеобразным маркером климатических изменений.

Если в морской воде мало органики, значит, степень проникновения солнечного света здесь выше, чем в других морях. И это сказывается на цвете воды, который меняется из-за разложения растворенных органических веществ под воздействием солнечного излучения. Например, биосфера Северного Ледовитого океана меняется из-за разложения органики, поступающей из моря Лаптевых под влиянием солнечного света. Напротив, чем больше органики, тем меньше света проникает в толщу воды. Знание этих закономерностей поможет более точно интерпретировать данные спутниковых систем о состоянии океанов и морей, а также отслеживать влияние процессов глобального потепления на состояние вод.

«Знание оптических свойств природного растворенного органического вещества необходимо для разработки экспрессных in situ и лабораторных методов оценки качества природных вод, – комментирует Анастасия Дроздова, руководитель проекта, старший научный сотрудник Института океанологии. – Мы также надеемся, что полученные данные позволят верифицировать и усовершенствовать алгоритмы использования спутниковых данных.

Подобные системы мониторинга очень экономичны и открывают новые возможности непрерывного наблюдения за изменениями, происходящими в океане. Сегодня это очень важно для изучения российской Арктики, так как все еще не известно, какое влияние оказывают антропогенные факторы и меняющиеся климатические условия на экосистему».

Ида ШАХОВСКАЯ