Исследование показывает, что сальпы играют огромную роль в смягчении глобального потепления

Aug 26, 2023

Люди продолжают усиливать глобальное потепление, ежегодно выбрасывая в атмосферу миллиарды тонн углекислого газа. Новое исследование показывает, что дальний родственник человека играет огромную роль в смягчении воздействия этого парникового газа, перекачивая большое количество углерода с поверхности океана в глубокое море, где он не способствует нынешнему потеплению.

Исследование, проведенное Деборой Стейнберг из Института морских наук Уильяма и Мэри в Вирджинии, появилось в последнем выпуске журнала Global Biogeochemical Cycles. В нем сообщается об исследованиях, проводимых в рамках EXPORTS, четырехлетней межинституциональной полевой программы, финансируемой НАСА. Соавторы являются выходцами из морских институтов штата Мэн, Бермудских островов, Калифорнии, Ньюфаундленда, Британской Колумбии и Аляски.

Целью проекта EXPORTS (процессов экспорта в океане от RemoTe Sensing) является объединение судовых и спутниковых наблюдений для более точной количественной оценки глобального воздействия «биологического насоса». Это комплекс биологических процессов, которые транспортируют углерод и другие органические вещества из освещенных солнцем поверхностных вод в глубокое море, эффективно удаляя углекислый газ с поверхности океана и атмосферы. Крошечные дрейфующие животные, называемые зоопланктоном, играют ключевую роль в работе насоса, поедая фитопланктон, который включает в свои ткани углерод из углекислого газа во время фотосинтеза.

Во время месячной экспедиции EXPORTS в северо-восточную часть Тихого океана в 2018 году Стейнберг и его коллеги случайно наткнулись на большое цветение плохо изученного игрока биологического насоса: вида студенистого зоопланктона под названием Salpa aspera. Как и другие сальпы, эти «желейные бочки» начинают жизнь с хорды — структуры, которая развивается в спинной мозг у людей и других позвоночных — и по мере того, как взрослые особи дрейфуют по мировому океану, как крошечные прозрачные киты, фильтруя микроскопические растения, плавающие в воде.

Три особенности определили интерес команды к сальпам и, в частности, к S. aspera. Во-первых, эти организмы могут размножаться бесполым путем, быстро клонируясь в огромные цветки при правильных условиях. Во-вторых, S. aspera крупнее и фильтрует больше воды, чем большинство других зоопланктонов, производя тем самым более крупные и тяжелые фекальные шарики. В-третьих, он каждый день мигрирует вверх и вниз по воде, поднимаясь, чтобы питаться фитопланктоном под покровом ночи, и улетает в вечную тьму глубокого моря в солнечные часы, чтобы избежать собственных хищников, в том числе морских черепах и морских птиц. и рыбы.

В совокупности эти особенности заставили исследователей подозревать, что сальпы могут играть важную роль в биологическом насосе, поскольку большие скопления этого относительно громоздкого зоопланктона могут эффективно переносить углерод на глубину через свои тяжелые, быстро тонущие фекальные шарики; вертикальные миграции, которые дают этим гранулам преимущество в путешествии на глубину; и затопление бесчисленных туш сальп во время цветения (отдельные сальпы живут всего несколько недель).

Но доказательство находится в пудинге, а эфемерный жизненный цикл и неравномерное распределение сальп уже давно затрудняют усилия по изучению их роли в экспорте углерода и глубоководных пищевых сетях. «Сальпы следуют жизненному циклу «цветение или упадок», — говорит Стейнберг, — с популяциями, которые по своей природе неоднородны в пространстве и времени. Это затрудняет наблюдение или моделирование их вклада в экспорт углерода в глубокое море».

Во время экспедиции EXPORTS в Тихий океан в 2018 году Стейнберг и его коллеги смогли преодолеть эти проблемы, развернув широкий спектр инструментов наблюдения за океаном: от традиционных планктонных сетей и отстойников до подводных видеорегистраторов и компьютерных моделей на основе гидролокаторов. Более того, с помощью двух исследовательских судов — Roger Revelle длиной 277 футов и Sally Ride длиной 238 футов — ученые смогли наблюдать условия не только внутри цветения сальпы, но и в окружающих водах, что обеспечило более широкий географический контекст для их исследования.

Результаты беспрецедентной полевой кампании команды были очевидны. «Высокая численность солей в сочетании с уникальными особенностями их экологии и физиологии приводит к огромной роли биологического насоса», — говорит Стейнберг.