Учёт кислорода в моделях прибрежных экосистем
Снижение уровня кислорода в океанах, вызванное изменением климата и загрязнением, нарушает биогеохимические циклы и угрожает морским растениям, животным и экосистемам. Но насколько точно мы прогнозируем судьбу морской жизни? Исследователи из KAUST утверждают, что модели морских экосистем, чтобы быть действительно полезными для управления — особенно прибрежными зонами, — должны учитывать колебания уровня кислорода во времени и пространстве.
«Наше исследование предлагает взглянуть на проблему снижения кислорода в океане под другим углом, — говорит руководитель исследования Даниэле Даффончио. — Океанические системы обладают естественным механизмом регуляции растворения кислорода, балансируя кислородопотребляющие (дыхание) и кислородопродуцирующие (фотосинтез) процессы».
Современные модели не способны корректно прогнозировать динамику кислорода в прибрежных экосистемах с обилием фотосинтезирующих организмов, говорит морской учёный Марко Фузи, руководивший исследованием вместе с Фолько Джоми из Университета Падуи (Италия). К таким экосистемам относятся луга морских трав, мангровые леса и коралловые рифы. «Это совершенно иная динамика по сравнению с малопродуктивными частями океана, иногда называемыми "голубой пустыней"», — отмечает он.
В ходе первых наблюдений за крабами в мангровом лесу Фузи обнаружил, что они могут выживать в воде с температурой выше 40°C, что превышает их известный температурный порог. Вода была «пересыщена кислородом» — состояние, при котором в воде растворено больше кислорода, чем при равновесии с атмосферой. Это дополнительное производство кислорода из-за более высокой температуры помогало ракообразным справляться.
Исследователи также обсуждают колебания в Венецианской лагуне, когда-то считавшейся одной из самых бедных кислородом «мёртвых зон» Адриатического моря. Лагуна представляет собой сложную мозаику экосистем, включающих морские травы и солёные марши, заселённые микроводорослями и цианобактериями. В то время как растворённый кислород был низким ночью, днём лагуна достигала почти 300% насыщения.
Данные по коралловым рифам Красного моря — ранее считавшимся зоной с низким содержанием кислорода из-за высоких температур — показывают схожую картину. «Морские виды в этих областях привыкли жить на "американских горках" уровней кислорода», — говорит Фузи.
Команда рекомендует, чтобы природоохранное управление основывалось не на линейных моделях, фокусирующихся на средних значениях растворённого кислорода, а на более сложных математических моделях, учитывающих его колебания.
«Прогнозы потери биоразнообразия в Красном море два десятилетия назад указывали, что к настоящему моменту должно было быть потеряно 90% биоразнообразия. Этого не произошло. Это может означать две вещи: что моделирование было слишком упрощённым и что виды, обитающие в продуктивных морских экосистемах, обладают высокой способностью к адаптации, — говорит Фузи. — Мы надеемся, что наше исследование стимулирует дискуссию о том, как лучше включить колебания в модели, и о новых методах изучения устойчивости морских видов».
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.