Закисление океана усиливает глобальное потепление

Белоcнежное пятно в Баренцевом море настолько обширно, что видно из космоса. Оно не является результатом разлива токсичных химических веществ или потопления заполненного молоком танкера. Это дело рук миллионов микроскопических водорослей, представляющих собой один из древних видов фитопланктона.

Водоросли Emiliania huxleyi производят ультратонкие оболочки из извести, которые окружают их одноклеточные тела. Хотя не совсем понятно, зачем они нужны водорослям, по словам ученых, они приносят значительную пользу всему миру.

Чтобы создать свой известковый панцирь, E. huxleyi «съедают» растворенный в воде углерод. Когда вырастают новые оболочки, старые они сбрасывают, и те оседают на дно океана. По мере того как все больше двуокиси углерода накапливается в атмосфере и поглощается океаном, Е. huxleyi и аналогичные виды обызвествляющегося фитопланктона забирают и перерабатывают его — так же, как деревья «дышат» углекислым газом. Эта работа настолько масштабная и трудоемкая, что в результате аналогичного процесса знаменитые Белые скалы Дувра на юго-востоке Англии приобрели их отличительный цвет. Известковая оболочка накапливалась там в течение десятков миллионов лет.

Для обызвествляющегося фитопланктона, среди разновидностей которого Е. huxleyi является наиболее распространенным, увеличение содержания углерода в окружающей среде означает большее количество «стройматериала» для создания оболочки. Но это представляет для водорослей выгоду только до определенного момента.

По мере того как люди заполнили воздух диоксидом углерода и парниковыми газами, вызывающими глобальное потепление, большая часть углерода растворилась в океане, в результате чего повысилась кислотность воды. Закисление океана разрушает защитные оболочки кораллов и моллюсков, которые сделаны из того же материала, что и панцири Е. huxleyi.

В конечном счете увеличение кислотности океана приведет к тому, что такие виды фитопланктона, как E. huxleyi, перестанут образовывать известковые оболочки. Чем сильнее фитопланктон «теряет аппетит» к углероду, тем больше его остается в окружающей среде. Это, в свою очередь, может привести к ухудшению последствий изменения климата, считает Торстен Ройш, морской эколог из Центра океанических исследований имени Гельмгольца в Киле и старший автор исследования.

Чтобы узнать, как фитопланктон будет адаптироваться к дальнейшим изменениям его среды обитания, ученые поместили идентичные клоны E. huxleyi в воду с различным уровнем кислотности, включая тот, который наблюдается в океане на сегодняшний день.

В лаборатории E. huxleyi растут очень быстро, производя новое поколение примерно раз в день. За четыре года водоросли скопировали себя 2100 раз, позволяя ученым наблюдать, как вид будет развиваться в прогнозируемых океанических условиях.

В первый год эксперимента Е. huxleyi отреагировали на закисление воды снижением выработки их оболочек. Но в конце концов водоросли все-таки адаптировались к новым условиям и снова занялись формированием известковых панцирей.

Однако при сильном закислении океанов фитопланктон не может производить оболочки и одновременно поддерживать надлежащую химию тела. Вместо того, чтобы образовывать оболочки, они переключаются на режим выживания. После четырех лет имитации закисления океана фитопланктон прекратил свое «известковое производство».

Когда ученые вернули водоросли в нормальные условия, они снова принялись за свою «работу». «Е. huxleyi знают, когда стоить сократить масштабы „производства", так как оно начинает обходиться им слишком дорого в сложившихся условиях. И снова запускают его, когда состояние среды нормализуется», — пояснил Ройш.

Фитопланктон имеет жизненно важное значение для океана и всего мира. Микроводоросли образуют основу морской пищевой цепи и отвечают за производство большей части кислорода на планете. «Каждый наш вдох становится возможным благодаря их фотосинтезу», — подчеркнул Ройш.

Исследование показало, что можно восстановить углеродный цикл с участием фитопланктона путем возвращения их в незакисленный океан, однако такой сценарий, по словам ученых, не предвидится в обозримом будущем. Даже если мы сможем сократить содержание углекислого газа в атмосфере в настоящее время, закисление океана, вероятно, продолжится.