Кислотные океаны могут привести к резкому сокращению одного из крупнейших в мире производителей кислорода

Крошечные плавающие организмы, которые обеспечивают наш мир пятой частью кислорода, окажутся в тяжелом положении, когда океаны закислятся, как показывают новые исследования.

Эти существа, называемые диатомовыми водорослями, будут лишены кремнезема, необходимого для создания их защитных оболочек, которые бывают самых разных ослепительных опаловых форм. 

Это может привести к сокращению их численности на 26 процентов к концу следующего столетия, считают исследователи.

"Диатомовые водоросли - одна из самых важных групп планктона в океане", - объясняет морской биолог Ян Таухер из Центра океанических исследований имени Гельмгольца в Киле (GEOMAR).

"Их сокращение может привести к значительным изменениям в морской пищевой сети или даже к изменению роли океана как поглотителя углерода".

Эти одноклеточные водоросли составляют 40 процентов фотосинтетической биомассы океана, что делает их одним из основных компонентов биологического насоса, который забирает CO2 из нашей атмосферы, накапливая его в глубинах океана.

Они являются одной из причин того, что океанам удалось поглотить огромный кусок избыточного CO2, который производим мы, люди.

Выше: Роль фитопланктона в биологическом углеродном насосе.

Но когда избыток CO2 растворяется в морской воде, он вступает в реакцию, образуя больше ионов водорода, повышая кислотность воды. Такое изменение химического состава океана уже привело к 10-процентному снижению концентрации карбонатов со времен индустриализации.

Меньшее количество карбоната означает, что карбонату кальция труднее образовываться; это жизненно важная молекула для большинства морских животных, поскольку она входит в состав их панцирей и экзоскелетов.

Если концентрация карбоната падает слишком низко, карбонат кальция растворяется. Некоторые животные в настоящее время переживают растворение своих раковин.

В отличие от этого, считалось, что диатомовые водоросли, которые строят свои замысловатые стеклянные дома из совершенно других материалов, будут относительно невосприимчивы к закислению океана и, возможно, даже выиграют от повышения уровня CO2.

Эти фитопланктоны строят свои внешние оболочки, называемые фрустулами, из кремнезема, который плавает в поверхностных водах океана.

Но новое исследование выявило фактор, который был упущен предыдущими исследованиями. Оказалось, что при снижении pH воды эти жизненно важные строительные блоки кремнезема начинают растворяться медленнее, а это значит, что все большее их количество погружается в глубины океана, прежде чем станет достаточно легким, чтобы оставаться на плаву.

Это приводит к увеличению количества кремнезема на дне океана, недоступного для диатомовых водорослей, плавающих в свете, который они используют для превращения CO2 в кислород, воду и углеводы, что препятствует их способности строить свои дома-фрустулы.

Таучер и другие исследователи обнаружили это, используя гигантские океанические "пробирки" (мезокосмы), в которые добавляли различные концентрации CO2 для моделирования будущих сценариев потепления.

Затем они оценивали образцы с разных глубин, анализируя отложения, заполненные мертвыми диатомами. Это, наряду с моделированием, подкрепленным предыдущими исследованиями химии кремнезема диатомей, показало ошеломляющее сокращение плавающего кремнезема, предполагая, что к 2200 году численность диатомей может сократиться на четверть.

Такая огромная потеря фитопланктона будет иметь радикальные последствия для других видов жизни на нашей планете, поскольку эти организмы являются одними из основных первичных производителей океана.

"Связанные с этим последствия для функционирования экосистем и круговорота углерода оценить сложнее", - говорится в статье команды, объясняя, что они не учли многие физиологические и экологические процессы, которые могут вызвать эффект домино для остальной части пищевой сети.

Тем не менее, результаты исследования показывают, как неожиданные механизмы обратной связи в системах Земли могут радикально изменить экологические и биологические изменения, которые, как нам кажется, мы понимаем, и показывают, что нам еще многое предстоит узнать о том, как переплетены наша планета и ее формы жизни.

"Это исследование еще раз подчеркивает сложность системы Земли и связанную с этим трудность прогнозирования последствий антропогенного изменения климата во всей его полноте", - говорит морской биолог GEOMAR Ульф Рибеселл.

"Подобные сюрпризы вновь и вновь напоминают нам о неисчислимых рисках, которым мы подвергаемся, если не будем быстро и решительно противодействовать изменению климата".

Данное исследование было опубликовано в журнале Nature.