Південний океан приховує загадку зберігання вуглецю

Зберігання вуглецю в глибинних морях Землі продовжує виявляти дивовижні складності, оскільки вчені відкривають більше про заплутані процеси в наших океанах. Ці величезні підводні екосистеми відіграють ключову роль у регулюванні клімату нашої планети, оскільки мікроскопічні організми часто керують основними біогеохімічними циклами. Одне з таких відкриттів стало результатом нещодавнього дослідження, проведеного Національним океанографічним центром Великобританії (NOC). Дослідницька група пропонує новий погляд на роль, яку відіграє унікальна група мікроскопічних водоростей у секвестрації вуглецю – природному накопиченні вуглецю в океані.

Зберігання вуглецю в Південному океані

Мікроскопічні водорості, відомі як діатомові, відіграють важливу роль у витягуванні вуглецю в глибини океану, особливо в Південний океан, який містить приблизно третину органічного вуглецю, що зберігається у світовому океані. Діатомові водорості мають чіткі щільні структури на основі кремнезему, які нагадують маленькі скляні будиночки. Вчені давно вважали, що ці структури забезпечують достатню вагу – або баласт – для того, щоб діатомові водорості занурювалися у глибші води, затягуючи з собою вуглець у темно-блакитні глибини.

«Океан відіграє ключову роль у глобальному кругообігу вуглецю, оскільки крихітні мікроскопічні рослини щороку поглинають мільярди тонн вуглецю з атмосфери», — сказав д-р Сарі Гієрінг, керівник досліджень NOC. «Протягом багатьох років вважалося, що ця група планктону – діатомові водорості – відіграє вирішальну роль в ефективному транспортуванні вуглецю до глибин океану, де він утримується поза контактом з атмосферою».

Перегляд біологічного вуглецевого насоса

Діатомові водорості та інші види фітопланктону поглинають вуглець біля поверхні моря. Цей процес є частиною так званого біологічного вуглецевого насоса – серії процесів, які спрямовують цей вуглець до глибин океану. Але згідно з нещодавніми висновками дослідження NOC, скелети діатомових водоростей не дуже довго спускаються. Натомість вони затримуються біля поверхні, тоді як вуглець подорожує до глибин океану іншими, поки що невідомими шляхами.

«Тепер ми розуміємо, що діатомові водорості не завжди роблять такий значний внесок у вуглецевий насос Південного океану, як ми колись думали», — сказав д-р Гієрінг. «Це означає, що в глибинах океану відбуваються невідомі або погано виміряні процеси, про які нам потрібно дізнатися більше».

Майбутнє зберігання вуглецю в океані

Вчені дедалі більше стурбовані тим, що потепління океану може вплинути на продуктивність діатомових водоростей і, таким чином, знизити ефективність біологічного вуглецевого насоса в Південному океані. Однак це нещодавнє дослідження показує, що ці зміни можуть не сильно вплинути на здатність Південного океану накопичувати вуглець.

«Південний океан вразливий до потепління океану, яке може змінити доступність поживних речовин і зменшити чисельність діатомових водоростей у майбутньому», — сказав Джек Вільямс, аспірант Саутгемптонського університету. «Але наші результати свідчать про те, що ці зміни можуть не так сильно вплинути на потужність зберігання вуглецю в Південному океані, як вважалося раніше».

Вуглець продовжує опускатися в глибину океану, що говорить про те, що в «сутінковій зоні» океану відбуваються ще невідомі процеси. Розкриття цих процесів має вирішальне значення для точного прогнозування того, як океани можуть зберігати вуглець у майбутньому.

Зона сутінків: кордон відкриттів

Сутінкова зона, шар середини океану, що охоплює глибину від 100 до 1000 метрів, стала критичною сферою інтересу для вчених, які вивчають накопичення вуглецю. Незважаючи на свою назву, ця зона далеко не безжиттєва порожнеча. Тут живе динамічна екосистема організмів і складних процесів, які тільки починають розуміти. Останні відкриття показують, що більша частина вуглецю, що транспортується в глибини океану, походить із цього шару, минаючи механізми, традиційно пов’язані з поверхневим планктоном, як діатомові водорості.

У цій слабо освітленій зоні вуглець переноситься тонучими частинками, відомими як морський сніг – агрегатами органічного матеріалу, мертвого планктону та іншого детриту. Однак точні процеси, що забезпечують цей спуск, залишаються невловимими. Сутінкова зона діє як воротар, визначаючи, скільки вуглецю досягає океанських глибин. Розуміння цих шляхів є життєво важливим для вдосконалення кліматичних моделей і прогнозування того, як зберігання вуглецю в океані відреагує на глобальне потепління. Триваючі дослідження сутінкової зони можуть стати ключем до розкриття повного потенціалу поглинання вуглецю в океані, надаючи інформацію, яка може змінити стратегії збереження та наш підхід до пом’якшення зміни клімату. Повний текст дослідження опубліковано в журналі Nature.