Как потепление Арктики отразится на ее экосистеме, определили ученые

Приведет ли глобальное потепление к увеличению численности планктона в Северном Ледовитом океане, выяснили ученые в исследовании, опубликованном 16 августа в журнале Nature Geoscience.

По мере того как Северный Ледовитый океан быстро нагревается, ученые пытаются понять влияние потепления на арктические экосистемы. С уменьшением морского льда больше света достигает поверхности Северного Ледовитого океана. Что, в свою очередь, может привести к увеличению планктона, который, будет поддерживать рыбу и других животных.

Однако группа ученых во главе с Принстонским университетом считает, что в случае изменения климата в процесс распространения планктона может внести свои коррективы такой фактор, как азот.

Исследователи использовали окаменелый планктон для изучения истории источников и темпов поступления азота в западный и центральный открытый Северный Ледовитый океан. Их работа предполагает, что в условиях глобального потепления в этих открытых арктических водах будет происходить более интенсивное ограничение азота, что, вероятно, предотвратит рост продуктивности.

По мере таяния морского льда фотосинтезирующий планктон, составляющий основу арктической пищевой сети, должен получать выгоду от большей доступности света. «Но есть одна загвоздка, — сказала доцент морских наук в Университете Коннектикута Джули Грейнджер. — Этот планктон также нуждается в питательных веществах для роста, а питательные вещества в изобилии имеются только в глубине Северного Ледовитого океана, находящегося за пределами досягаемости планктона».

Способность планктона усваивать эти питательные вещества зависит от того, насколько строго верхние слои океана «стратифицированы» или разделены на слои. Верхние 200 метров океана состоят из отдельных слоев воды с различной плотностью, определяемой их температурой и соленостью.

«Когда верхняя часть океана сильно стратифицирована, и очень легкая вода плавает поверх плотной глубокой воды, поступление питательных веществ на освещенную солнцем поверхность идет медленно», — сказала научный сотрудник Департамента геолого-геофизических исследований в Джесси Принстоне Фармер.

В западной Арктике воды Тихого океана текут на север через Берингов пролив. Прибыв в Северный Ледовитый океан, относительно пресная тихоокеанская вода перетекает в более соленую воду из Атлантики. В результате в верхней части водной толщи западной Арктики преобладает азот из тихоокеанских источников и она сильно стратифицирована.

Однако так было не всегда. Во время последнего ледникового периода, когда рост ледяных щитов понизил уровень мирового океана, Берингова пролива не существовало, а вместо него был сухопутный мост между Азией и Америкой. Поэтому в Арктике была только атлантическая вода, и данные по азоту подтверждают это.

Анализируя данные, ученые поняли, что до открытия Берингова пролива Арктика не была сильно стратифицирована, как сегодня.

Расслоение вод центральной Арктики усилилось только после ледникового периода, достигнув пика примерно 10 000 — 6 000 лет назад, когда наступил «Тепловой максимумом голоцена». С тех пор стратификация центральной Арктики ослабла, что позволило достаточно глубокому азоту достичь поверхностных вод, чтобы превысить потребности планктона.

Глобальное потепление быстро возвращает Арктику к климату теплового максимума голоцена. Поскольку это потепление продолжается, некоторые ученые предсказали, что уменьшение ледяного покрова повысит продуктивность арктического планктона за счет увеличения количества солнечного света, достигающего океана. Новая историческая информация, полученная учеными, предполагает, что такое изменение маловероятно для открытых вод бассейна западной и центральной Арктики.

Западная Арктика останется сильно стратифицированной из-за постоянного притока тихоокеанских вод через Берингов пролив, в то время как потепление усилит стратификацию в центральной Арктике. Исследователи пришли к выводу, что в обоих этих регионах открытого океана медленное поступление азота, вероятно, ограничит продуктивность планктона.