Таяние морского льда угрожает полярной пищевой цепи

Быстрая потеря морского льда и закисление океана из-за изменения климата меняют рост и питательную ценность микроскопических водорослей. Эти водоросли — важнейший источник пищи для рыб, криля и других мелких организмов, которые поддерживают более крупных животных, таких как киты, тюлени и пингвины.

Морской лёд — жизненно важная среда обитания для микроводорослей, но его толщина и площадь значительно сократились. Антарктический морской лёд достигал рекордно низких значений последние четыре года, и исследователи прогнозируют, что к 2050 году Северный Ледовитый океан летом может стать свободным ото льда.

Полярный морской эколог доктор Ребекка Дункан последние восемь лет проводила полевые работы в полярных регионах, изучая меняющийся состав микроводорослей морского льда. Она получила степень Ph.D. в Технологическом университете Сиднея (UTS) совместно с UNIS на Шпицбергене в 2024 году.

Её диссертация недавно была удостоена Золотой медали за диссертацию Австралийского института ядерной науки и техники. Она также является страстным защитником женщин в полевых исследованиях и науке и была назначена «Суперзвездой STEM» организацией Science and Technology Australia.

«Десятая часть мирового океана замерзает, включая быстро меняющиеся Арктику, Антарктику и Южный океан. Эти хрупкие экосистемы зависят от микроскопических водорослей как основы своих пищевых сетей», — сказала доктор Дункан.

«Эти крошечные водоросли обеспечивают необходимое питание — такие как жиры, белки и углеводы — для существ от криля до рыб, белых медведей и китов. Однако питательная ценность этих водорослей зависит от их вида и того, как они реагируют на изменения окружающей среды».

Исследования доктора Дункан показывают, что на состав микроводорослей влияют закисление океана, температура океана и количество света подо льдом. Увеличение света и повышение температуры воды повышают содержание жира у обычных видов, но существует критический порог, после которого они перестают накапливать необходимые жиры и белки, что меняет качество пищи для морских животных.

«Криль и другой зоопланктон зависят от микроводорослей как источника пищи в определённое время года для размножения. Если зоопланктон не сможет размножаться, это нарушит пищевую цепь, угрожая популяциям рыб и, в свою очередь, тюленям и другим крупным животным.

«Если у нас ещё есть морской лёд, но он тает быстрее, то это неблагоприятная среда для микроводорослей, потому что слишком много света, и лёд тает слишком быстро снизу, что может нарушить их жизненный цикл.

«Если мы потеряем морской лёд полностью, то микроводорослям, зависящим от него, не будет субстрата для жизни. Может ли эта экосистема функционировать без ледовых водорослей? Заполнит ли пробел что-то ещё? Мы не знаем ответа на этот вопрос».

Доктор Дункан опубликовала пять статей на основе своего диссертационного исследования, последняя из которых — «Сезонные экологические переходы и метаболическая пластичность у ледовой водоросли с точки зрения отдельной клетки» — в журнале Scientific Reports.

Для сбора образцов доктор Дункан вместе с небольшой международной исследовательской группой останавливается в Лонгйире на Шпицбергене, арктическом острове к северу от Норвегии. Они используют снегоходы или выходят в море на ледоколах, чтобы бурить замёрзший океан.

Затем она анализирует образцы в Австралии с помощью передовых технологий — от микроскопии до ускорителей частиц, включая s-FTIR микроспектроскопию на Австралийском синхротроне, — чтобы получить уникальные, специфичные для вида данные на уровне одной клетки.

Её текущий исследовательский проект направлен на сравнение микроводорослей в припайном льде (связанном с сушей) с водорослями в дрейфующем морском льду. Припай исчезает быстрее, и поэтому популяции этих микроводорослей испытывают больший стресс.