Микрослой морской поверхности, как кожа, отделяет океан от атмосферы. В этой граничной пленке происходит обмен газов и выброс аэрозолей в виде морских брызг – две функции, которые имеют решающее значение для климата. Мезокосм-эксперимент, проведенный учеными из Центра изучения океана Гельмгольца GEOMAR в Киле, Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований Гельмгольца Бремерхафена (AWI) и Института исследований Балтийского моря Варнемюнде (IOW) впервые показывает, как изменение океана может повлиять на особые физические, химические и биологические характеристики самой верхней границы океана. Результаты опубликованы в «Журнале геофизических исследований: океаны»."Первый автор – доктор.
Луиза Галгани, которая проводила исследование в рамках своей докторской диссертации в GEOMAR и AWI.
«Эксперименты показали, как закисление океана, изменение химического состава океана из-за поглощения антропогенного углекислого газа, влияет на рост и эффективность морских бактерий, а также на опускание частиц, богатых углеродом», – сказал доктор. Луиза Галгани возобновляет. "Мы знаем, что органический материал и микроорганизмы, накапливающиеся в микрослое морской поверхности, аналогичны тем, которые обнаруживаются в толще воды ниже.
Таким образом, мы ожидали, что изменения биогеохимии океана в водной толще, вызванные закислением океана, также могут быть отражены в микрослое. Важно понимать изменения в этой микросреде, потому что они могут иметь последствия для взаимодействий между воздухом и морем, которые имеют отношение к нашему климату."
Чтобы исследовать последствия закисления океана для морских систем, будущие сценарии океана были смоделированы с помощью мезокосмов KOSMOS (KOSMOS: Kiel Off-Shore Mesocosms для будущего моделирования океана) в Раун-фьорде, Норвегия.
Эти девять больших плавучих сооружений, каждая из которых изолирует 75 000 литров морской воды, были доведены до различных уровней углекислого газа (CO2), которые можно было ожидать в ближайшие десятилетия и столетия. В течение одного месяца с поверхности шести мезокосмов ежедневно брали пробы с помощью стеклянной пластинки.
Анализы образцов подтвердили, что органические соединения в микрослое морской поверхности отражают временное развитие роста фитопланктона в водной толще.
Кроме того, при более высоких уровнях CO2 увеличивается концентрация бактерионейстона, морских бактерий, населяющих поверхность. Более кислые условия способствовали изменению динамики органического вещества. В частности, белковые морские гели стали меньше, но их стало больше, вероятно, потому, что они служили питательным субстратом в микрослое морской поверхности, где более высокие количества микроорганизмов были более эффективны в разложении органического материала, накопленного во время цветения фитопланктона.
«Из предыдущих исследований мы знаем, что активность морских бактерий стимулируется при высоком уровне CO2», – сказал доктор.
Галгани объясняет. «Основываясь на наших наблюдениях в микрочастицах морской поверхности, мы думаем, что это может быть очень важно, поскольку это может означать положительную обратную связь по атмосферному СО2 из океанических источников, то есть от микробного метаболизма на границе раздела воздух-море."
Кроме того, стимулированная бактериальная деградация может сильно повлиять на органический состав образующихся частиц морских брызг, от чего зависит способность морских аэрозолей взаимодействовать с климатической системой. В эпоху изменения климата роль морских аэрозолей все еще плохо изучена. «Нам предстоит еще долгий путь, прежде чем мы сможем определить, как океан обеспечивает сырье для образования облаков», – сказал профессор. Доктор.
Аня Энгель, руководитель исследовательской группы Microbial Biogeochemistry в GEOMAR, заявляет. «Однако мы думаем, что наше исследование предоставило дополнительную часть головоломки, и мы направляем наши исследования на изучение структуры и динамики границы раздела воздух-море, чтобы лучше оценить взаимодействия океана и атмосферы в мире с высоким содержанием CO2."
Работа поддержана проектами SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene) и BIOACID (Биологические последствия подкисления океана), которые финансируются Bundesminsterium fur Bildung und Forschung (BMBF) и являются вкладом в международный проект SOLAS (Surface Ocean – Исследование нижней атмосферы).