Мировой океан играет ключевую роль в нынешнем изменении климата, поскольку он поглощает значительную часть атмосферного углекислого газа, выбрасываемого человечеством. С одной стороны, это замедляет нагревание нашей планеты, но с другой, растворение СО₂ в морской воде приводит к закислению океанов.

Это имеет далеко идущие последствия для многих морских организмов и, следовательно, для углеродного цикла океана. Один из важнейших механизмов этого цикла называется биологическим углеродным насосом. Часть биомассы, которую фитопланктон формирует на поверхности океана в результате фотосинтеза, опускается на глубину в виде мелких углеродистых частиц. В результате углерод долгое время хранится в морских глубинах. Таким образом, океан действует как поглотитель углерода в климатической системе. Насколько сильно действует этот биологический насос, сильно варьируется от региона к региону и зависит от состава видов в экосистеме.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, является одним из наиболее всеобъемлющих исследований воздействия закисления океана на морские экосистемы. Ученые из Центра изучения океана Гельмгольца в Киле (GEOMAR) впервые смогли показать, что закисление океана влияет на содержание углерода в тонущем органическом материале и, следовательно, на биологический насос. Удивительно, но наблюдаемые изменения сильно различались. Содержание углерода в тонущих частицах значительно увеличивалось или уменьшалось с увеличением CO2, в зависимости от видового состава и структуры пищевой цепи. Поскольку данные охватывают широкий спектр океанических регионов, это явление носит глобальный характер. Полученные результаты позволяют по-новому оценить последствия закисления океана.

"Бактериальный и животный планктон, например, мелкие ракообразные, играют ключевую роль в том, как углеродный цикл и биологический насос реагируют на закисление океана. В настоящее время широко распространено мнение, что биогеохимические изменения в основном вызваны реакциями фитопланктона. Поэтому даже современные модели земной экосистемы не берут во внимание наблюдаемые учеными взаимодействия между морской пищевой цепью и углеродным циклом. Нынешнее исследование делает климатические модели более реалистичными, что ведет к более точным климатическим прогнозам."

Доктор Ян Таучер, морской биолог и главный автор исследования

До сих пор большая часть знаний в этой сфере была основана на идеализированных лабораторных экспериментах, которые в очень упрощенном виде представляют лишь экологические взаимодействия и динамику сложной морской пищевой сети. Это затрудняет перенос таких результатов в реальные условия океана и их прогнозирование в будущем. Чтобы получить более реалистичное представление, в исследовании обобщены несколько полевых экспериментов, которые были проведены с использованием испытательных установок большого объема, так называемых «мезокосмов», в различных регионах океана, от арктических до субтропических.

Мезокосмы – это, так сказать, огромные пробирки в океане, в которых можно изучать изменения условий окружающей среды в закрытой, но в целом естественной экосистеме. Для нынешнего исследования был синтезирован большой объем данных пяти подобных экспериментов, чтобы дать более точную картину планктонных сообществ и биогеохимических процессов в экосистеме. Всего в анализ было включено более десяти тысяч единиц наблюдения.

Вновь полученные данные теперь можно использовать для реализации сложных экологических взаимодействий в моделях Земных экосистем, что способствует дальнейшему совершенствованию климатических прогнозов.