Как изменение климата влияет на морской планктон и экосистемы

Морской планктон играет ключевую роль в пищевой цепи, которая трансформируется из-за изменения климата. Доцент Кохэй Мацуно рассказал о том, как меняются распределение и экология планктона и какое влияние это окажет на хищников высшего порядка, включая человека.

Ключевая роль микроскопического планктона

Исследования сосредоточены на влиянии изменения климата на морской планктон в полярных регионах — Арктике и Антарктике. Планктон — это мелкие дрейфующие организмы со слабой способностью к плаванию, которые переносятся водой. Они не могут противостоять течениям, как рыбы, поэтому напрямую зависят от изменений океанических течений и среды, вызванных изменением климата. Таким образом, воздействие на планктон наблюдать легче.

Важнейший аспект — способность фитопланктона синтезировать органическое вещество из неорганического посредством фотосинтеза. Фитопланктон служит пищей зоопланктону, тот — рыбам, которых поедают высшие хищники, например, птицы. Мелкий планктон поддерживает морскую экосистему как первичный продуцент. Люди также питаются морепродуктами, поэтому можно сказать, что планктон и мы связаны.

Планктон как индикатор изменения климата

Из-за глобального потепления арктический лёд быстро сокращается. Уменьшение площади морского льда и поступление талой воды с ледников должны вызывать серьёзные изменения в морской среде. Исследования изучают влияние таких изменений на планктон. Учёные непосредственно выходят в Северный Ледовитый океан для сбора проб и постоянного изучения количества и видов планктона.

Хотя сейчас активно используются спутниковые наблюдения и математическое моделирование, полевые наблюдения остаются незаменимыми для понимания планктона в океане.

Исследования сфокусированы на море Чукотском — части Северного Ледовитого океана, близкой к Тихому океану. В этот регион через Берингов пролив поступает тёплая вода из Тихого океана. Этот поток усилился в последние годы, и обнаружено, что в море Чукотское происходит большой приток зоопланктона из Тихого океана.

Показано, что увеличение численности зоопланктона из-за притока может повысить продуктивность хищников, таких как рыбы, а также вытеснить эндемичные виды планктона, изначально присутствовавшие в Северном Ледовитом океане.

Исследования также показали, что копеподы (вид зоопланктона), занесённые из Тихого океана, нерестятся и вылупляются в Северном Ледовитом океане. Если площадь морского льда продолжит сокращаться, а приток тихоокеанских видов усилится и они закрепятся, это может радикально изменить местную экосистему, в том числе повлиять на тюленей и белых медведей.

Последствия раннего таяния морского льда

Северная часть Берингова моря, врата в Северный Ледовитый океан, богата планктоном и является одним из ведущих в мире промысловых районов для снежного краба, камчатского краба и трески. Обычно этот район покрыт льдом с декабря по апрель, однако весной 2018 года лёд растаял примерно на месяц раньше обычного, что затронуло широкий спектр организмов. В частности, была зафиксирована гибель рыб и птиц, а также ухудшение их питательного статуса. Оставалось загадкой, почему такие биологические эффекты возникают при раннем таянии льда.

Часть этой загадки удалось разгадать благодаря исследованиям в северной части Берингова моря, проведённым в 2017 и 2018 годах на учебном судне «Осёро-мару».

В 2018 году, когда лёд растаял раньше, произошла задержка начала цветения фитопланктона — его массового увеличения. Даже при раннем таянии льда цветение вряд ли может произойти в это время года из-за недостаточного уровня солнечного света и среды, более склонной к перемешиванию воды.

В результате задержки цветения было обнаружено, что зоопланктон, питающийся фитопланктоном, откладывал яйца позже, что также задерживало его рост, и особи были мельче. Это повлияло на рост рыб и птиц. Эти данные удалось получить благодаря непрерывному сбору информации с судна «Осёро-мару». Однако пока неизвестно, как эти явления повлияют на последующие годы.

Неисследованные области и важность текущей работы

Исследований взаимосвязи между изменением климата и планктоном на самом деле мало. Такие исследования сложны: необходимо работать в полевых условиях, а для изучения связи с климатом нужно накопить данные за 20–30 лет. Это трудоёмкая и «негламурная» работа. Именно поэтому она интересна — ещё многое предстоит открыть.

Ситуация стала более насыщенной данными только недавно, но увидеть связь с изменением климата непросто из-за ограниченных исторических данных. И наоборот, если не изучать планктон в Арктике и Антарктике сейчас, не с чем будет сравнивать через 10 или 20 лет, поэтому важно проводить исследования именно в настоящее время.