Морские водоросли меняют структуру льда с помощью своего «антифриза»

Диатомовые водоросли, ключевое звено пищевой цепи в Арктике каждую весну, могут изменять лёд в свою пользу. Это показали первые опубликованные данные об этой способности.

Слизистый гель, который водоросли выделяют как «антифриз» при температурах ниже –10 °C, также позволяет им формировать в толще льда микроскопические каналы и поры, пригодные для жизни самих водорослей и других микроорганизмов.

Эта способность изменять лёд может помочь водорослям адаптироваться к потеплению климата, что важно для организмов выше по пищевой цепи. Однако влияние этого процесса на прочность льда остаётся неясным, отмечает соавтор исследования Джоди Деминг, профессор океанографии Вашингтонского университета.

С одной стороны, лёд с большим количеством каналов становится слабее. С другой — эти поры, заполненные слизистыми выделениями, удерживают больше солёной воды, что может замедлять таяние весной и летом. Учёным ещё предстоит выяснить, какой из этих процессов будет преобладать.

Морской лёд населён микроскопическими организмами, которые обитают в заполненных рассолом полостях. Слизистые выделения водорослей, известные как внеклеточные полимерные вещества, состоят из сложных сахаров. Они понижают точку замерзания и поддерживают поры во льду в заполненном жидкостью состоянии.

Исследователи сосредоточились на водорослях, доминирующих в арктических льдах весной, в частности на виде Melosira arctica. Эти диатомеи, размером около 50 мкм (ширина человеческого волоса), соединяются в нити длиной в метры, образуя подо льдом целые «леса».

Раньше их роль в пищевой цепи недооценивали, но теперь известно, что на них приходится почти 60% первичной продукции в покрытых льдом водах весной. Они запускают вегетационный сезон.

При этом в условиях потепления климата некоторые учёные предполагали, что значение ледовых водорослей уменьшится. Новые данные показывают, что это может быть не так.

Лабораторные эксперименты показали, что слизь водорослей увеличивает солёность льда до 59% и повышает сложность сети каналов. Это создаёт больше пространства для жизни водорослей, где есть доступ к свету и защита от хищников. Каналы также удерживают больше железа, питательных веществ и углекислого газа, необходимых для роста.

Как отмечается в статье в PNAS, ожидается, что первичная продукция морского льда будет расти в условиях потепления климата, пока не станет ограничиваться поступлением питательных веществ снизу. Исследование финансировалось Национальным научным фондом (NSF).