Почти невидимые глазу организмы играют одну из ключевых ролей в климатической системе Земли. Кальцифицирующий планктон – микроскопические существа, формирующие твердые раковины, – помогает регулировать температуру планеты, улавливая углерод и перемещая его в глубины океана. Однако, как показало новое исследование, опубликованное в журнале Science, эти организмы не в полной мере представлены в климатических моделях, используемых для прогнозирования будущего Земли. Работу возглавила международная группа ученых из Института экологических наук и технологий при Автономном университете Барселоны (ICTA-UAB).
В центре внимания исследования находятся три основные группы кальцифицирующего планктона: кокколитофориды, фораминиферы и птероподы. По словам авторов, климатические модели часто упрощают или полностью исключают эти организмы. Такой подход может привести к неполному пониманию того, как мировой океан реагирует на глобальные изменения климата.
Игнорируя кальцифицирующий планктон, климатические модели упускают важнейшие этапы глобального углеродного цикла. Эти существа строят крошечные раковины из карбоната кальция (CaCO3) – вещества, играющего центральную роль в химии океана. По мере роста и отмирания планктона его раковины опускаются на дно, перемещая углерод из атмосферы в глубокие слои воды. Этот процесс, известный как «океаническая углеродная помпа», помогает стабилизировать климат Земли в долгосрочной перспективе, а также влияет на химический состав морской воды и способствует образованию осадков, которые ученые используют для изучения климата прошлого.
«Раковины планктона крошечные, но все вместе они формируют химию наших океанов и климат нашей планеты, – говорит Патриция Зивери, профессор-исследователь ICREA в ICTA-UAB и ведущий автор работы. – Исключая их из климатических моделей, мы рискуем упустить из виду фундаментальные процессы, которые определяют, как земная система реагирует на изменение климата».
Исследователи отмечают, что значительная часть производимого планктоном карбоната кальция не опускается на океанское дно. Вместо этого она растворяется в верхних слоях океана – этот процесс называют «мелководным растворением». Распад раковин происходит под действием биологических факторов, включая поедание планктона хищниками, слипание частиц и дыхание микробов. Мелководное растворение существенно меняет химию океана, однако оно практически не учитывается в основных моделях земной системы (например, CMIP6), используемых для глобальных климатических оценок. Без учета этого процесса модели могут неверно оценивать перемещение углерода в океане и реакцию системы на экологический стресс.
В исследовании также подчеркивается, что не все виды кальцифицирующего планктона ведут себя одинаково. Каждая группа обладает уникальными характеристиками, которые влияют на ее среду обитания, функции в морских экосистемах и уязвимость к изменению климата. Например, кокколитофориды являются крупнейшими производителями CaCO3, но они особенно чувствительны к закислению океана, поскольку у них нет специальных механизмов для удаления избыточной кислотности из клеток. Фораминиферы и птероподы такие механизмы имеют, но сталкиваются с другими рисками, включая снижение уровня кислорода и повышение температуры воды. Все вместе эти организмы определяют, как углерод накапливается и перерабатывается в океане, и рассмотрение их как единой группы может чрезмерно упростить реальную картину.
Авторы призывают к незамедлительным действиям по измерению того, сколько карбоната кальция каждая группа планктона производит, растворяет и переносит в глубокие воды. Они утверждают, что включение этих данных в климатические модели улучшит прогнозы взаимодействия океана и атмосферы, долгосрочного хранения углерода и интерпретации данных об осадках, используемых для реконструкции климатической истории Земли. «Если мы проигнорируем мельчайшие организмы океана, мы можем упустить важную климатическую динамику, – заключает доктор Зивери. – Интеграция кальцифицирующего планктона в климатические модели может дать более точные прогнозы и более глубокое понимание того, как это повлияет на экосистемы и общество». По мнению исследователей, устранение этих пробелов в знаниях имеет решающее значение для создания климатических моделей нового поколения, которые будут более точно отражать биологическую сложность океанов.
