Разные виды морского фитопланктона по-разному реагируют на потепление океана

Мелкие морские растения — фитопланктон — являются основой большинства пищевых сетей в океане. Их продуктивность определяет коммерческое рыболовство, поглощение углерода и здоровье морских экосистем. Однако мало что известно о том, как они отреагируют на повышение температуры океана из-за изменения климата. Большинство климатических моделей предполагают, что все виды отреагируют одинаково.

Но группа исследователей из Высшей школы океанографии Университета Род-Айленда под руководством бывшей докторантки Стефани Андерсон пришла к выводу, что разные типы фитопланктона будут реагировать по-разному. Анализ реакции четырёх ключевых групп фитопланктона на прогнозируемые температуры океана в период 2080–2100 годов показал, что их темпы роста и распределение, вероятно, будут различаться. Это может иметь серьёзные последствия для будущего состава морских сообществ по всему миру.

«Фитопланктон — одни из самых разнообразных организмов на Земле, и они связывают примерно столько же углерода, сколько все наземные растения вместе взятые, — сказала Андерсон, ныне постдокторант Массачусетского технологического института (MIT). — Каждый второй ваш вдох генерируется фитопланктоном. И то, какие виды присутствуют, влияет на то, какие рыбы могут обитать в данном регионе».

Результаты исследования, проведённого Андерсон, профессором океанографии URI Татьяной Райнерсон и коллегами из MIT, Института океанографии Скриппса и Университета Олд Доминион, были опубликованы 5 ноября в журнале Nature Communications.

«Это исследование представляет собой ключевой вклад в понимание того, как фитопланктон реагирует на потепление океана, — сказала Райнерсон. — Во всех прогнозах изменения климата для морских экосистем есть параметр, отражающий наше представление о том, как рост фитопланктона зависит от температуры. В этом исследовании мы получили новые, более точные значения для этой зависимости, которые лучше отражают разнообразие фитопланктона в океане. Эти новые значения можно использовать в будущих прогнозах изменения климата, повышая их точность».

Методология и ключевые выводы

Исследователи проанализировали данные о зависимости роста от температуры из более чем 80 существующих исследований по четырём типам фитопланктона:

Они также изучили термоустойчивость каждой группы и провели моделирование прогнозируемых температур, чтобы определить, как изменится распределение и темпы роста фитопланктона в разных частях мира.

Основные результаты:

  • Каждая группа имеет разную термоустойчивость.
  • Кокколитофориды, вероятно, столкнутся с наибольшим относительным снижением роста вблизи экватора, что может изменить состав сообществ в этом регионе.
  • Цианобактерии, напротив, ожидают наибольший относительный рост в средних широтах, и они могут расширить свой ареал в сторону полюсов. Моделирование предсказало наибольшее смещение ареала для цианобактерий в заливе Аляска и северо-восточной части Тихого океана — регионах, поддерживающих богатое рыболовство. При этом цианобактерии не являются хорошей пищей для рыб.
  • Все четыре группы, как ожидается, увеличат темпы роста в более холодных регионах, но степень увеличения варьируется.
  • Ближе к экватору темпы роста всех групп, как ожидается, снизятся, поскольку температуры превысят комфортный для них уровень.
  • Динофлагелляты показали наименьшее изменение скорости роста в ответ на повышение температуры среди всех изученных групп и выдержали самый широкий диапазон температур. Исследователи предполагают, что это может быть связано с их способностью к вертикальной миграции, что подвергает их воздействию большего диапазона температур.

Значение для экосистем

Последствия этих результатов значительны:

  • На экваторе, где прогнозируется снижение темпов роста фитопланктона, уменьшение биомассы может поддерживать меньшее количество рыб и других морских организмов. Это может привести к смещению пищевых сетей.
  • В более высоких широтах, где прогнозируется увеличение темпов роста, более высокая биомасса фитопланктона может поддерживать большее количество рыб, что даст импульс коммерческому рыболовству.

Исследование не учитывало другие факторы, которые могут влиять на рост фитопланктона, такие как наличие питательных веществ или света, поэтому выводы носят несколько спекулятивный характер. Андерсон сейчас включает эти дополнительные факторы в новую модель, чтобы увидеть, как могут измениться результаты.