Неожиданное влияние таяния ледников на арктические прибрежные экосистемы
Ученые в рамках междисциплинарного сотрудничества проектов ЕС FACE-IT, ECOTIP и SEA-Quester исследовали последствия изменения климата в Арктике. Они сосредоточились на группе организмов, составляющих основу прибрежных экосистем — бурых макроводорослях (ламинариях), которые образуют густые подводные леса вдоль скалистых побережий.
Экологическая роль ламинарий сравнима с ролью деревьев на суше: они обеспечивают пищу, среду обитания и "детские сады" для множества организмов, поддерживая сложные экосистемы. Исследователи изучили влияние изменения климата на ламинарии, чтобы сделать выводы об экологических и социально-экономических последствиях.
Новые результаты в области арктической прибрежной экологии опубликованы в Scientific Reports Сариной Нидвьец и Каем Бишоу из Бременского университета и MARUM — Центра наук о морской среде.
Потепление усиливает сток и влияет на концентрацию элементов
Арктический регион нагревается со скоростью, значительно превышающей среднемировую. В результате тают снег, ледники и вечная мерзлота, что способствует формированию шлейфов стока в прибрежные воды.
Эти шлейфы резко меняют параметры воды: большие объемы пресной воды снижают соленость, приносимые осадки уменьшают доступность света, а в зависимости от литогенного и органического материала в стоке меняется элементный состав.
Хотя многие из элементов, смываемых во фьорды, могут действовать как микроэлементы для ламинарий (например, натрий, магний, калий), также были обнаружены более высокие концентрации вредных элементов, таких как тяжелые металлы (например, кадмий, свинец, ртуть).
Исследователи собрали ламинарии, подверженные разной интенсивности стока, и проанализировали их элементный состав. Для всех исследуемых элементов была обнаружена одна и та же закономерность: с увеличением интенсивности стока растут и концентрации элементов.
В случае с ртутью ламинарии, подверженные сильному влиянию стока, характеризовались на 72% более высоким содержанием ртути по сравнению с ламинариями из контрольной зоны.
Изменение микробиома
Кроме того, исследователи проанализировали, как разная интенсивность стока влияет на микробиом ламинарий. Микробиом чрезвычайно важен для экологической функции водорослей, такой как их питательная ценность или круговорот элементов в экосистеме. Было обнаружено, что микробиом также меняется в зависимости от интенсивности стока.
Оба этих климатических изменения, влияющих на ламинарии, вероятно, будут иметь каскадные последствия для всей экосистемы. Потребление загрязненных металлами водорослей оказывает негативное воздействие, такое как снижение развития, роста и репродукции, и может привести к биоаккумуляции вредных элементов по всей арктической пищевой цепи.
В конечном итоге это может иметь и социально-экономические последствия. Высокий потенциал биосорбции ламинарий необходимо учитывать при внедрении марикультур.
Однако сбор ламинарий во фьордах с высоким уровнем талой воды и загрязнения металлами может стать экологически чистым методом добычи редкоземельных элементов (фитомайнинг). Редкоземельные элементы все чаще используются в ключевых технологиях, таких как возобновляемая энергетика и электроника.