Ученые нашли доказательства, позволяющие предположить, что морские водоросли гораздо более устойчивы к изменению климата в будущем, чем считалось ранее.
Ученые объединили данные программы Hawai ‘i Ocean Time-series с моделированием новой климатической модели, проведенным на одном из суперкомпьютеров Южной Кореи натощак, чтобы выявить устойчивость морских водорослей к изменению климата. Команда обнаружила, что у океанских водорослей есть механизм, известный как пластичность поглощения питательных веществ, который позволяет им адаптироваться и справляться с бедными питательными веществами условиями океана, которые, как ожидается, возникнут в ближайшие годы из-за глобального потепления.
Исследование ‘Пластичность поглощения питательных веществ фитопланктоном поддерживает будущее первичное производство океанских сетей,’ опубликовано в журнале Научные достижения.
Предыдущие убеждения о реакции водорослей на изменение климата
Фитопланктон — крошечные водоросли, дрейфующие на поверхности океана. Эти водоросли поглощают питательные вещества при фотосинтезе, поглощают растворенный углекислый газ и выделяют кислород, составляя около 50% кислорода, которым мы дышим. Поскольку фитопланктон жизненно важен для обитаемости нашей планеты, знание того, как эти водоросли отреагируют на глобальное потепление, крайне важно.
Существует большая неопределенность относительно того, как годовые темпы производства фитопланктона изменятся в течение следующих 80 лет, при этом в последнем отчете Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) говорится о неопределенности от -20% до +20%.
Глобальное потепление влияет на верхние слои океана сильнее, чем на более глубокие. Из-за этого верхние слои океана станут более стратифицированными, поскольку более теплая вода станет легче, что уменьшит смешивание питательных веществ из недр в освещенный солнцем слой, где обитает фитопланктон. Предыдущие исследования утверждали, что это предсказанное истощение приповерхностных питательных веществ существенно снизит производство фитопланктона в океане, что потенциально может иметь катастрофические последствия для морских экосистем и климата. Однако, согласно новому исследованию, этого может и не произойти.
Новый анализ реакции на изменение климата
Данные программы Hawai’i Ocean Time-series показали, что продуктивность океанских водорослей может поддерживаться даже в условиях истощения питательных веществ.
“В таких условиях отдельные клетки фитопланктона могут заменить фосфор серой. На уровне сообщества можно было бы увидеть дальнейшие сдвиги в сторону таксонов, которым требуется меньше фосфора, ” сказал Дэвид Карл, соавтор исследования, профессор океанографии Гавайского университета и соучредитель Гавайского университета. Программа изучения океанских временных рядов.
В субтропических регионах, где концентрации питательных веществ в поверхностных водах низкие, водоросли поглощают меньше фосфора на количество углерода, хранящегося в их клетках, по сравнению со средним глобальным значением. Это предоставляет дополнительные подтверждающие доказательства выявленной пластичности.
Как эта пластичность повлияет на продуктивность океана?
Команда провела серию моделирования климатических моделей, чтобы изучить, как эта пластичность повлияет на глобальную продуктивность океана в течение следующих нескольких десятилетий. В своей модели исследователи отключили пластичность фитопланктона, что позволило им качественно воспроизвести предыдущие модельные результаты снижения мировой производительности примерно на 8%.
Однако, когда пластичность была снова включена, таким образом, что запечатлены наблюдения возле Гавайев за последние три десятилетия, компьютерное моделирование выявило рост глобальной производительности до 5% до конца века.
“Однако на региональном уровне эти будущие различия в производительности могут быть намного выше, достигая до 200% в субтропических регионах,” сказал доктор Ын Ён Квон, первый автор исследования и исследователь Центра физики климата IBS Пусанского национального университета, Южная Корея. Благодаря этому дополнительному повышению производительности океан также может поглощать больше углекислого газа из атмосферы, в конечном итоге имея возможность изолировать его под поверхностью океана.
Ученые, вдохновленные результатами моделирования компьютерных моделей чувствительности, затем рассмотрели десять других климатических моделей, данные которых были использованы в недавнем 6-м оценочном отчете МГЭИК. Результаты подтвердили первоначальные выводы автора.
“Модели без пластичности, как правило, прогнозируют общее снижение первичного производства в 21 веке, тогда как модели, которые объясняют способность фитопланктона адаптироваться к условиям с низким содержанием питательных веществ, демонстрируют в среднем рост глобальной продуктивности, ” сказал доктор М.Г. Шриуш, соавтор исследования. исследование и научный сотрудник Центра физики климата IBS.
“Несмотря на то, что наше исследование демонстрирует важность биологической буферизации экологических изменений глобального масштаба, это не означает, что фитопланктон невосприимчив к антропогенному изменению климата. Например, ухудшение закисления океана снизит скорость кальцификации определенных типов фитопланктона, что может привести к крупномасштабным изменениям в экосистемах, заявил д-р Ын Ён Квон. Эти факторы еще не изучены и не представлены в климатических моделях.
“Будущие модели системы Земли должны использовать улучшенные представления на основе наблюдений о том, как фитопланктон реагирует на многочисленные стрессоры, включая потепление и закисление океана. Это необходимо для прогнозирования будущего морской жизни на нашей планете, ” сказал профессор Аксель Тиммерманн, соавтор этого исследования и директор Центра физики климата IBS.
