/https%3A%2F%2Fs3.eu-central-1.amazonaws.com%2Fmedia.my.ua%2Ffeed%2F137%2F07ae912b59276646cdd453ecb8bb5300.jpg)
Суша зеленішає, а океани вимирають: вчені виявили глобальний перерозподіл життя
Американські дослідники з’ясували, що у період з 2003 по 2021 рік здатність рослин на суші поглинати CO₂ шляхом фотосинтезу зросла в умовах потеплішання клімату.
У той же час океанічні водорості, особливо у тропічних водах, стали набагато гірше поглинати вуглець. Це, на думку дослідників, змінює баланс життя на планеті. У той час як суша стає все більш продуктивною, морські екосистеми стрімко деградують.
У новому дослідженні науковці зазначають, що зростання активності наземних рослин дещо стримувалось невеликим зниженням інтенсивності фотосинтезу серед морських водоростей. За словами дослідників, ці результати можуть допомогти в оцінці стану планети, більш ефективному керуванні екосистемами і розробці більш досконалих стратегій прогнозування і вирішення кліматичної кризи.
Фотосинтез здійснюють мікроорганізми, відомі як первинні продуценти, що складають основу харчового ланцюга і підтримують майже всі форми життя на планеті. Вони використовують сонячне світло для перетворення CO₂ на органічну речовину. Ці мікроорганізми повертають частину поглиненого вуглецю за рахунок процесу, що називається автотрофним диханням. Різниця між поглиненим та вивільненим вуглецем називається чистою первинною продукцією.
“Чиста первинна продукція вимірює кількість енергії, яку фотосинтезуючі організми вловлюють і використовують для підтримки практично всього життя в екосистемі. Як основа харчових ланцюгів, чиста первинна продукція визначає здоров’я екосистеми, забезпечує людей їжею та волокнами, знижує антропогенні викиди вуглецю та сприяє стабілізації клімату Землі”, — пояснює перший автор дослідження, науковий співробітник лабораторії Веньхуна Лі у Школі довкілля ім. Ніколаса при Університеті Дьюка, Юйлун Чжан.
У попередніх дослідженнях чистої первинної продукції сухопутні та океанічні екосистеми розглядались окремо. Через це науковці не мали уявлення про те, як відбувається переробка CO₂ по всій планеті, і як це впливає на зусилля із сповільнення глобального потепління.
У новому дослідженні науковці проаналізували тенденції та зміни у глобальній чистій продукції протягом року. Вони приділили особливу увагу тому, як зміни на суші корелюють зі змінами в океані.
“Якщо ви вивчаєте планетарне здоров’я, вам необхідно враховувати як наземне, так і морське середовище для отримання комплексного уявлення про чисту первинну продукцію. Новаторські дослідження, які вперше об’єднали наземну та морську первинну продукцію, не піддавалися суттєвому оновленню більше двох десятиліть”, — наголошує спіавтор дослідження, керівник кафедри біології імені Лі Хілла Сноудона у Школі Ніколаса, Ніколас Кассар.
Спостереження супутників надають безперервну картину процесу фотосинтезу рослин та морських водоростей, що називається фітопланктоном. Спеціалізовані супутникові прилади вимірюють зеленість поверхні, яка відображає вміст зеленого пігменту, хлорофілу, що виробляється фотосинтезуючими організмами.
Після цього комп’ютерні моделі оцінюють чисту первинну продукцію, комбінуючи дані про зеленість поверхні з іншими даними про навколишнє середовище, включно із температурою, умовами освітленності та мінливістю кількості поживних речовин.
Дослідники використали 6 різних наборів супутникових даних про чисту первинну продукцію. Три набори даних стосувались суходолу, і ще три — океанів. Використовуючи статистичні методи, вони проаналізували річні зміни чистої первинної продукції для суші та окремо для океану.
Вони виявили значне зростання первинної продукції на суходолі зі швидкістю 0,2 млрд метричних тонн вуглецю на рік у період з 2003 по 2021 рік. Ця тенденція була поширена від помірних до бореальних (високоширотних) зон, крім тропіків Південної Америки.
А що ж відбувається в океанах?
Дослідники виявили загальне зниження чистої первинної продукції вуглецю у морському середовищі приблизно на 0,1 млрд тонн щороку за аналогічний період з 2003 по 2021 рік. Найбільше зниження спостерігалось переважно у тропічних та субтропічних океанічних зонах, особливо в Тихому океані.
Для розуміння потенційного впливу факторів екології, науковці проаналізували такі змінні, як доступність світла, температура повітря і поверхні моря, опади та глибина змішаного шару — показник, що відображує ступінь перемішування верхнього шару океану під впливом вітру, хвиль та поверхневих течій.
“Зсув у бік більшої первинної продуктивності на суші в основному відбувся за рахунок рослин у більш високих широтах, де потепління збільшило вегетаційний період і створило більш сприятливі температури, а також у помірних регіонах, де в деяких районах спостерігалося локальне зволоження, розширення лісів та інтенсифікація орних земель”, — підкреслив співавтор дослідження, професор наук про Землю та клімат у Школі Ніколаса, Веньхун Лі.
При цьому у деяких районах океану підвищення температури спричинило протилежний ефект. За словами Ніколаса Кассара, підвищення температури поверхні океанів, ймовірно, призвело до зниження первинної продукції фітопланктону в тропічних та субтропічних регіонах, оскільки більш теплі води можуть розміщуватись поверх холодніших і заважати змішуванню поживних речовин, необхідних для виживання водоростей.
Дослідники також з’ясували, що хоча суша сприяла загальному зростанню первинної продукції у світі, на мінливість клімату протягом року, особливо під час потужних кліматичних явищ, таких як Ель-Ніньо та Ла-Нінья, переважно впливав океан. Науковці виявили, що первинна продукція, яка утворюється в океані, сильніше реагує на Ель-Ніньо та Ла-Нінья, ніж первинна продукція, утворена на суші.
“Серія подій Ла-Нінья частково зумовила зміну тренду первинної продукції океану, виявлену нами після 2015 року. Це відкриття підкреслює велику чутливість океану до майбутньої мінливості клімату”, — зазначає співавтор дослідження, науковець з кафедри динаміки клімату у Школі Ніколаса, Шиненг Ху.
Автори дослідження зазначають, що їхня робота вказує на важливу роль наземних екосистем у компенсації зниження чистої первинної продукції морського фітопланктону. При цьому вони додають, що зниження чистої первинної продукції в тропічних та субтропічних океанічних зонах у поєднанні зі стагнацією на суші в тропіках може послабити основу тропічних харчових ланцюгів, що спричинить каскадні наслідки для біорізноманіття, рибальства та місцевої економіки. З часом ці порушення можуть створити загрозу, погіршивши здатність тропічних регіонів ефективно поглинати CO₂.
“Чи триватиме зниження первинної продукції океану, і як довго і якою мірою зростання на суші зможе компенсувати ці втрати, залишається ключовим питанням без відповіді, що має серйозні наслідки для оцінки стану всіх живих істот та розробки заходів щодо пом’якшення наслідків зміни клімату. Довгостроковий скоординований моніторинг екосистем суші та океану як невід’ємних компонентів Землі вкрай важливий”, — наголошує Юйлун Чжан.
Результати дослідження опубліковані у журналі Nature
Джерело: SciTechDaily