Когда фитопланктон поедается пасущимися ракообразными, называемыми крилем, они излучают химический сигнал, который вызывает у птиц, питающихся крилем. В то же время этот химический сигнал – диметилсульфид или ДМС – образует в атмосфере соединения серы, которые способствуют образованию облаков и помогают охлаждать планету. Морские птицы поедают травоядных и удобряют фитопланктон железом, которого мало в обширном Южном океане.
Работа опубликована 3 марта в Трудах Национальной академии наук.
«Данные действительно поразительны», – сказала Габриэль Невитт, профессор нейробиологии, физиологии и поведения в Калифорнийском университете в Дэвисе и соавтор статьи с аспирантом Мэтью Савока.
Это говорит о том, что высшие морские хищники играют важную роль в регулировании климата, хотя в большинстве случаев они не учитываются в климатических моделях, сказал Невитт.
"Помимо изучения того, как эти высшие морские хищники реагируют на изменение климата, наши данные показывают, что больше внимания следует уделять тому, как сами экологические системы влияют на климат. Изучение DMS как сигнальной молекулы устанавливает связь ", – сказала она.
Невитт изучал обоняние у океанских птиц около 25 лет и был первым, кто продемонстрировал, что главные морские хищники используют химические вещества, регулирующие климат, для поиска пищи и навигации над безликим океаном. В настоящее время известно, что DMS является важным сигналом для буревестников и альбатросов, и эта идея была распространена на различные виды пингвинов, тюленей, акул, морских черепах, рыб коралловых рифов и, возможно, усатых китов.
Фитопланктон – это растения открытого океана, поглощающие углекислый газ и солнечный свет для роста. Когда этот планктон умирает, он выделяет фермент, который генерирует ДМС.
Роль DMS в регулировании климата была предложена Робертом Чарлсоном, Джеймсом Лавлоком, Мейнрат Андреэ и Стивеном Уорреном в 1980-х годах. Согласно гипотезе CLAW, потепление океанов приводит к большему росту зеленого фитопланктона, который, в свою очередь, высвобождает предшественник DMS, когда умирает. Повышение уровня DMS в атмосфере вызывает образование облаков, а облака отражают солнечный свет, помогая охлаждать планету. Это цикл отрицательной обратной связи для управления температурой планеты.
Савока и Невитт изучили 50-летние записи о содержимом желудков морских птиц в сочетании с экспериментальными результатами Невитта о том, какие виды используют DMS для кормления. Они обнаружили, что виды, которые реагируют на DMS, в подавляющем большинстве питаются крилем, который питается фитопланктоном.
На суше есть несколько известных примеров растений, которые реагируют на нападение насекомых, производя химические вещества, привлекающие хищников, поедающих этих насекомых. Невитт и Савока предполагают, что то же самое происходит в открытом океане: когда фитопланктон подвергается атаке криля, DMS, высвобождаемые при их гибели, привлекают хищников, которые поедают криль.
Птицам есть что еще внести. Южный океан не имеет больших массивов суши и относительно беден железом, которое приходится вымывать с суши реками. Криль богат железом, но птицы могут поглощать его относительно мало, поэтому остальная часть выводится обратно в океан, способствуя росту планктона.
Работа предполагает, что, связывая хищных морских птиц и фитопланктон – верхний и нижний уровни пищевой цепи – DMS играет важную роль в экосистеме океана, которая влияет на климат, поглощая углерод, а также играет физическую роль в образовании облаков. , Сказал Невитт.
"Изучение того, как морские птицы используют запаховые сигналы для кормления, показало нам механизм, с помощью которого сами морские птицы вносят свой вклад в регулирование климата. Это не то, что мы ожидали, но я действительно думаю, что наши результаты будут иметь глобальное значение », – сказала она.
В то же время численность этих птиц сокращается, и почти половина видов занесены в список уязвимых, находящихся под угрозой исчезновения или находящихся под критической угрозой исчезновения.
Недавно обнаруженные связи между высшими хищниками и основанием пищевой сети океана означают, что сокращение численности морских птиц может оказать значительное влияние на морскую продуктивность.
Работа финансировалась Национальным научным фондом.