
Исследование, опубликованное 6 октября в журнале Nature Communications, провели специалисты Института океанологии MBARI, Университета Майами, Института Хакаи, Университета Сямыня, Университета Британской Колумбии, Университета Южной Дании и Министерства рыболовства и океанов Канады.
Учёные проанализировали более десяти лет наблюдений в заливе Аляска, включая периоды двух мощных тепловых волн: «Капли» (2013–2015 годы) и потепления 2019–2020 годов. Для анализа использовались данные роботизированных буёв проекта Global Ocean Biogeochemical Array (GO-BGC) и судовых экспедиций канадской программы Line P.
В обычных условиях микроскопический фитопланктон связывает углекислый газ и, после гибели или поедания более крупными организмами, отправляет углерод на глубину в виде частиц органического вещества. Этот процесс — «биологический углеродный насос» — надёжно удерживает углерод в океанских глубинах на тысячи лет.
Однако во время тепловых волн этот механизм даёт сбой. В 2013–2015 годах углеродные частицы перестали опускаться в глубокие слои и задерживались на уровне около 200 метров. В 2019–2020 годах углерод накапливался ещё ближе к поверхности, а затем лишь частично достигал «сумеречной зоны» (200–400 м).
Главная причина — изменение состава планктона. В тёплой воде увеличивалась доля мелких травоядных организмов, чьи отходы медленно опускаются и дольше задерживаются у поверхности, препятствуя переносу углерода в глубины.
«Ленточный конвейер, транспортирующий углерод с поверхности в глубины океана, фактически заклинило», — пояснила ведущий автор исследования Мариана Биф, доцент Школы океанологии им. Розенстиля. — «Это повышает риск того, что углерод вернётся в атмосферу, усиливая климатические обратные связи».
Для изучения структуры экосистемы использовались автономные поплавки, которые каждые 5–10 дней измеряли температуру, солёность, содержание кислорода, нитратов, хлорофилла и взвешенных частиц органического углерода. Дополнительно проводился анализ ДНК окружающей среды (eDNA) и химический анализ пигментов для определения состава планктона.
«Чтобы понять, как океан реагирует на экстремальные события, нужны данные до, во время и после них», — отметил старший научный сотрудник MBARI Кен Джонсон, соавтор исследования. — «Совмещение роботизированных измерений и генетического анализа даёт беспрецедентно полную картину происходящего».
Морские тепловые волны становятся всё более частыми и интенсивными. Океан поглощает около четверти ежегодных выбросов CO₂, и если его способность удерживать углерод ослабеет, климатическое потепление может ускориться.
Помимо этого, изменения в планктонных сообществах приводят к каскадным эффектам — от рыбных популяций до морских млекопитающих и всей экономики океана.
«Изменение климата способствует учащению тепловых волн в море, — подчеркнула Биф. — Это усиливает необходимость долгосрочного, скоординированного мониторинга океанов для прогнозирования влияния на экосистемы, рыболовство и климат в целом».
Исследование финансировалось проектом GO-BGC Национального научного фонда США и рядом международных грантов, включая поддержку Фонда Дэвида и Люсиль Паккард, Национального научного фонда Китая и Датского центра исследований хадала.