Не так быстро, говорит группа ученых под руководством Принстонского университета и Химического института Макса Планка.
Они указывают на азот, жизненно важное питательное вещество.
Исследователи использовали окаменевший планктон для изучения истории источников и скорости поступления азота в западную и центральную части открытого Северного Ледовитого океана. Их работа, подробно описанная в статье в текущем выпуске журнала Nature Geoscience, предполагает, что в условиях глобального потепления эти открытые арктические воды будут испытывать более сильное ограничение азота, что, вероятно, предотвратит рост продуктивности.
«Глядя на Северный Ледовитый океан из космоса, вообще трудно увидеть воду, поскольку большая часть Северного Ледовитого океана покрыта слоем морского льда», – сказал ведущий автор Джесси Фармер, научный сотрудник Департамента геонаук в Принстоне. Университет, который также является приглашенным докторантом в Химическом институте Макса Планка в Майнце, Германия.
Этот морской лед естественным образом расширяется зимой и сжимается летом. Однако в последние десятилетия глобальное потепление привело к быстрому сокращению площади летнего ледяного покрова, при этом размер летнего ледяного покрова сейчас примерно вдвое меньше, чем в 1979 году.
По мере таяния морского льда фотосинтезирующий планктон, составляющий основу пищевых сетей Арктики, должен выиграть от большей доступности света. «Но есть загвоздка», – сказала соавтор Джули Грейнджер, доцент морских наук в Университете Коннектикута. "Этот планктон также нуждается в питательных веществах для роста, а питательные вещества в изобилии встречаются только глубже в Северном Ледовитом океане, 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 (660 футов) океана состоят из отдельных слоев воды с разной плотностью, которая определяется их температурой и соленостью.
«Когда верхняя часть океана сильно стратифицирована, когда очень легкая вода плавает поверх плотной глубокой воды, поступление питательных веществ к освещенной солнцем поверхности замедляется», – сказал Фармер.
Новое исследование, проведенное учеными из Принстонского университета, показывает, как изменилась поставка азота в Арктику со времени последнего ледникового периода, что раскрывает историю стратификации Северного Ледовитого океана. Используя керны отложений из западной и центральной части Северного Ледовитого океана, исследователи измерили изотопный состав органического азота, заключенного в окаменелостях известняка фораминифер (планктон, который рос в поверхностных водах, затем погиб и опустился на морское дно).
Их измерения показывают, как пропорции азота, полученного из Атлантического и Тихого океана, менялись с течением времени, а также отслеживают изменения в степени ограничения азота планктоном на поверхности. Она Андервуд из класса 2021 года была ключевым членом исследовательской группы, анализируя керны отложений западной части Северного Ледовитого океана для своего младшего проекта.
Где встречаются океаны: воды Тихого океана плавают над более солеными и плотными водами Атлантического океана
Северный Ледовитый океан – место встречи двух великих океанов: Тихого и Атлантического. В западной части Арктики воды Тихого океана текут на север через мелководный Берингов пролив, отделяющий Аляску от Сибири.
Прибывая в Северный Ледовитый океан, относительно пресная вода Тихого океана течет по более соленой воде из Атлантического океана. В результате в верхних слоях водной толщи западной части Арктики преобладает азот из тихоокеанских источников, и они сильно стратифицированы.
Однако так было не всегда. «Во время последнего ледникового периода, когда рост ледниковых щитов снизил глобальный уровень моря, Берингова пролива не существовало», – сказал Дэниел Сигман, профессор геологии и геофизических наук из Принстона в Дюзенбери и один из наставников Фармера. В то время Берингов пролив был заменен Беринговым сухопутным мостом, сухопутным соединением между Азией и Северной Америкой, которое позволило людям мигрировать в Америку.
Без Берингова пролива в Арктике была бы только атлантическая вода, и данные по азоту подтверждают это.
Когда ледниковый период закончился 11500 лет назад, когда ледниковые щиты таяли и уровень моря поднялся, данные показывают внезапное появление тихоокеанского азота в открытом западном Арктическом бассейне, что является ярким свидетельством открытия Берингова пролива.
"Мы ожидали увидеть этот сигнал в данных, но не так четко!"Сигман сказал.
Это был только первый сюрприз.
Анализируя данные, Фармер также понял, что до открытия Берингова пролива Арктика не была сильно стратифицирована, как сегодня. Только с открытием Берингова пролива западная Арктика стала сильно стратифицированной, о чем свидетельствует начало ограничения содержания азота в планктоне в поверхностных водах.
Направляясь на восток от Берингова пролива, вода из Тихого океана разбавляется, так что в современной центральной и восточной части Арктики преобладают атлантические воды и относительно слабая стратификация.
Здесь исследователи обнаружили, что ограничение по азоту и стратификация плотности меняются в зависимости от климата. Как и в западной части Арктики, стратификация была слабой во время последнего ледникового периода, когда климат был более холодным.
После ледникового периода центральная арктическая стратификация усилилась, достигнув пика примерно между 10 000 и 6 000 лет назад, в период естественного более высоких летних температур в Арктике, названный «термальным максимумом голоцена»."С того времени стратификация центральной части Арктики ослабла, что позволило азоту на достаточно больших глубинах проникнуть в поверхностные воды, что превышает потребности планктона.
Глобальное потепление быстро возвращает Арктику к климату термального максимума голоцена. По мере продолжения потепления некоторые ученые предсказывают, что сокращение ледяного покрова повысит продуктивность арктического планктона за счет увеличения количества солнечного света, достигающего океана.
Новая историческая информация, полученная Фармером и его коллегами, предполагает, что такое изменение маловероятно для вод открытого бассейна западной и центральной части Арктики. Западная часть Арктики останется сильно стратифицированной из-за постоянного притока тихоокеанских вод через Берингов пролив, в то время как потепление усилит стратификацию в центральной части Арктики. Исследователи пришли к выводу, что в обоих этих регионах открытого океана медленное поступление азота может ограничить продуктивность планктона.
«Повышение продуктивности открытого арктического бассейна, вероятно, можно было бы рассматривать как преимущество, например, увеличение рыболовства», – сказал Фармер. «Но, учитывая наши данные, рост продуктивности в открытой Арктике кажется маловероятным. Лучшая надежда на будущий рост продуктивности в Арктике, вероятно, связана с прибрежными водами Арктики."