Спутники NASA обнаружили масштабное истощение питательных веществ в океане из-за потепления

Микроскопические водоросли, известные как фитопланктон, обитают в верхних слоях океана и служат основой морской пищевой цепочки. От их благополучия зависит не только улов рыбаков, но и способность океана поглощать излишки углекислого газа, а также выработка около половины кислорода на Земле. Однако, согласно работе, опубликованной в журнале Science Advances, этот природный фундамент оказался под серьезной угрозой.

Как ученые оценили масштаб проблемы

Исследователи проанализировали данные со спутника NASA Aqua за последние 20 лет. Специальный прибор на его борту непрерывно фиксировал цвет океанической поверхности: зеленоватый оттенок обычно указывает на обилие микроводорослей. Однако авторы пошли дальше и изучили внутреннее состояние планктона. Соотношение углерода и хлорофилла в клетках показало, что организмы испытывают стресс от голода.

Спутниковые снимки сопоставили с реальными пробами воды из экспедиций, а также провели генетический анализ бактерий прохлорококков, составляющих основу планктона. При дефиците питания в их ДНК появляются особые маркеры, которые ученые научились считывать. В результате удалось составить первую глобальную карту «океанического голода».

Почему это происходит

Самая тревожная ситуация сложилась в субтропических круговоротах — гигантских малоподвижных областях в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Причина — физический закон: при нагревании вода расширяется и становится менее плотной. Из-за глобального потепления верхний слой океана сильно прогрелся и стал очень легким, словно слой масла. В норме ветры и течения перемешивают воду, поднимая минералы из глубин. Но разница в плотности между слоями (термоклин) стала настолько велика, что естественное перемешивание прекратилось — энергии ветра не хватает, чтобы преодолеть этот барьер.

В итоге возник критический разрыв: планктону для фотосинтеза нужен солнечный свет у поверхности, но питательные вещества (азот, фосфор, железо) остались запертыми в глубине. Организмы остаются на солнце в пустой, лишенной питания воде.

Любопытным исключением оказалась Северная Атлантика: местный планктон научился экономить фосфор и чувствует себя относительно благополучно даже при его дефиците. Ученые также заметили, что уровень стресса микроорганизмов колеблется с климатическими циклами. В периоды похолодания вода из глубин активнее поднимается, планктон временно получает больше питания. Однако за этими природными качелями скрывается опасный долгосрочный тренд: с 2002 по 2021 год средняя температура поверхности океана неуклонно росла, а вместе с ней расширялись зоны хронического голода.

Интересно, что прогноз авторов нового исследования расходится с некоторыми эмпирическими наблюдениями: спутники Земли фиксируют быстрое озеленение Мирового океана из-за увеличения количества фитопланктона. Опыт прошлых глобальных потеплений, таких как палеоцен-эоценовый термический максимум, также не показывает сокращения планктона — напротив, его находки в теплых слоях более часты. Авторы подчеркивают, что их работа выявляет именно истощение питательных веществ, а не общее снижение биомассы, и призывают к дальнейшим исследованиям.