Потепление и перелов могут изменить роль рыб в морском углеродном цикле

Костистые рыбы важны не только как источник пищи, но и как регуляторы углерода. Они хранят углерод в своих телах и экспортируют его на глубину через опускающиеся фекалии и останки. Кроме того, они производят карбонаты из морских солей в кишечнике и выделяют их с высокой скоростью, что делает их особенно важными в неорганическом углеродном цикле океанов.

Карбонаты рыб могут тонуть, становясь частью донных отложений, или растворяться, повышая способность воды нейтрализовать кислоты, тем самым усиливая буферную емкость океана против закисления. Новое исследование в Nature Communications проливает свет на факторы, контролирующие выделение карбонатов рыбами.

Ученые из Центра тропических морских исследований им. Лейбница (ZMT) изучили множество видов рыб, чтобы определить, как характеристики рыб и изменения окружающей среды влияют на количество и состав выделяемых карбонатов. Они собрали карбонаты, произведенные рыбами из Палау, Австралии и Багамских островов, содержащимися в аквариумах в условиях, близких к естественным. Затем была составлена обширная база данных по скорости выделения карбонатов для более чем 380 коралловых рыб 85 видов.

Почему костистые рыбы выделяют карбонаты?

Морские рыбы живут в соленой среде с более высоким осмотическим давлением, чем их кровь. «Чтобы гидратироваться, рыбы пьют морскую воду, но им необходимо избавиться от большого количества содержащихся в ней кальция и магния», — объясняет морской биолог ZMT и ведущий автор исследования Маттиа Гилларди. «Они осаждаются в кишечнике в форме карбонатных кристаллов и выделяются в море с фекалиями». По оценкам экспертов, на фекалии рыб приходится 3–15% мирового производства карбонатов в поверхностных водах океана.

В отличие от кораллов, рыбы создают широкий спектр форм карбонатов. В зависимости от состава эти кристаллы могут быстро растворяться в толще воды или тонуть и надолго оставаться в мелководных прибрежных песках, способствуя образованию илистых отложений. Глобальное потепление и перелов могут изменить количество производимых рыбами карбонатов и определить, какая форма карбонатов выделяется больше всего, что может полностью изменить роль рыб в неорганическом углеродном цикле океана.

Ученые убедительно подтвердили давнее предположение, что выделение карбонатов рыбами пропорционально их метаболизму. Например, высокие температуры ускоряют метаболизм и выделение карбонатов. Рыбы с вильчатым или ланцетовидным хвостом более активны и выделяют больше карбонатов, чем рыбы с округлым хвостом. Длина кишечника также играет роль: как и температура, она влияет на количество и минералогический состав выделяемых кристаллов.

Возможны изменения в химии океана

Глобальное потепление и перелов определенных видов рыб могут серьезно нарушить вклад карбонатов рыб в морской неорганический углеродный цикл. Например, давление промысла на рыб, находящихся высоко в пищевой цепи, может привести к резкому снижению выделения карбонатов. Изменение размера рыб из-за климата может усугубить этот эффект. Более высокие температуры способствуют производству высокорастворимых карбонатов рыб, которые образуют меньше осадков. Все эти факторы влияют на химию океана и потенциально на его способность буферизовать дополнительный атмосферный CO₂.

Новые результаты позволят исследователям более точно рассчитывать количество и состав карбонатов, производимых рыбными сообществами в разных регионах и по всему миру. «Наше исследование прокладывает путь для более точных прогнозов о роли рыб в морском углеродном цикле в условиях изменений, таких как потепление климата и перелов», — говорит соавтор работы, рифовый эколог ZMT Соня Бехарано.