Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, выявило тесную связь между изменениями Западно–Антарктического ледникового щита и ростом морских водорослей в Южном океане в прошлые ледниковые циклы. Однако эта взаимосвязь оказалась неожиданной и поставила под сомнение устоявшиеся научные представления о роли океана в климатической системе.
Ключевым элементом открытия стали донные отложения, богатые железом, которое приносили в океан айсберги, откалывающиеся от ледников Западной Антарктиды. Железо – важнейший микроэлемент для фитопланктона, и обычно его поступление в бедные питательными веществами воды Южного океана вызывает бурное цветение водорослей. Этот процесс, в свою очередь, способствует поглощению углекислого газа из атмосферы. Однако, изучив керн донных отложений, поднятый еще в 2001 году с глубины более пяти километров, ученые столкнулись с парадоксом – высокий уровень железа не приводил к росту биомассы водорослей.
«Как правило, увеличение поступления железа в Южный океан должно стимулировать рост водорослей, что, в свою очередь, увеличивает поглощение углекислого газа из атмосферы», – поясняет ведущий автор исследования Торбен Струве из Ольденбургского университета. Но в данном случае механизм не сработал. Разгадка крылась в химической форме железа. Анализ показал, что значительная его часть была сильно «выветренной» – то есть подверглась длительным химическим изменениям. В такой форме железо плохо растворяется в воде, и водоросли не могут его эффективно усваивать.
Данные отложений показали, что поступление железа было максимальным не в ледниковые периоды, как считалось ранее из-за переноса пыли ветрами, а в теплые межледниковые эпохи. Источником этого железа были не пылевые бури, а именно айсберги, откалывающиеся от Западно–Антарктического ледникового щита. По мере отступления льдов айсберги соскребали с коренного ложа древние, сильно выветренные породы и, тая, высвобождали их в океан. Таким образом, несмотря на обильное «удобрение», океан не мог им воспользоваться.
Результаты исследования также подтверждают выводы других недавних работ о том, что Западно–Антарктический ледниковый щит крайне чувствителен к потеплению. «Наши данные свидетельствуют о значительной потере льда в Западной Антарктиде во время последнего межледниковья около 130 000 лет назад, когда глобальные температуры были сопоставимы с сегодняшними», – отмечает Струве. Это означает, что ледяной щит активно таял и в прошлом при схожих климатических условиях.
«Важно не только то, сколько железа попадает в океан, но и то, в какой химической форме оно находится», – подчеркивает соавтор работы Гизела Винклер из Земной обсерватории Ламонт–Доэрти. Открытие фундаментально меняет взгляд на углеродный цикл в Южном океане, показывая, что его способность поглощать углерод не является постоянной величиной.
По мере того как глобальное потепление продолжается, дальнейшее истончение Западно–Антарктического ледникового щита может воссоздать условия, наблюдавшиеся в прошлом. Если отступление ледников усилится, это приведет к увеличению поступления в океан малодоступного для фитопланктона железа. В результате способность тихоокеанского сектора Южного океана поглощать CO2 может снизиться, создав опасную положительную обратную связь, которая потенциально ускорит изменение климата.
