Изменение цвета воды и снижение роста фитопланктона в заливе Мэн

Команда доктора Уильяма "Барни" Балча из Лаборатории Бигелоу на протяжении 18 лет регулярно отбирала пробы воды в заливе Мэн по одному и тому же трансекту в рамках исследования, финансируемого NASA. В сотрудничестве с учёными из Геологической службы США (USGS) Томасом Хантингтоном и Джорджем Айкеном, Балч сообщил об общем снижении продуктивности залива Мэн.

Исследователи обнаружили, что количество растворённого органического углерода (DOC), поступающего в залив Мэн из рек, увеличилось за последние 80 лет. Эта тенденция, по их прогнозам, сохранится до 2100 года, если годовой уровень осадков продолжит расти. Также было установлено, что соседний залив Святого Лаврентия поставляет значительное количество органического материала в залив Мэн через течение Шотландского шельфа. В совокупности эти условия, по-видимому, способствуют снижению первичной продуктивности залива, о чём сообщается в журнале Американского геофизического союза Global Biogeochemical Cycles (Том 30, Выпуск 2, февраль 2016, стр. 268-292).

Причина снижения продуктивности

Балч объяснил значимость этого открытия: увеличивающееся количество растворённого органического вещества вымывается из почвы в реки после дождей и в конечном итоге попадает прямо в залив Мэн или косвенно — из залива Святого Лаврентия через течение Шотландского шельфа. Это органическое вещество богато окрашенными гуминовыми материалами, которые придают рекам Мэна коричневый цвет — как тёмный "чай", настоянный на мёртвых листьях и почве. Этот сток фактически меняет цвет морской воды и, по-видимому, снижает количество света, доступного фитопланктону для фотосинтеза и роста, что приводит к общему падению продуктивности.

Цвет океана как индикатор

"Цвет океана служит полезным индикатором для понимания некоторых изменений в фундаментальных процессах, происходящих в море по мере изменения климата", — добавил Айкен. Обычно океан синий с низким поглощением света. Большое количество фитопланктона, содержащего хлорофилл, придаёт воде зеленоватый оттенок. Однако растворённое органическое вещество, поступающее в залив Мэн из рек, имеет желтовато-коричневый цвет "чая", что придаёт обычно синему океану жёлтый оттенок. Это органическое вещество также поглощает свет, необходимый для фотосинтезирующих организмов, и тем самым может влиять на экологию залива Мэн.

Сравнение данных за столетие

Поскольку цвет океана — один из лучших индикаторов происходящего, команда Балча сравнила свои измерения цвета залива Мэн с данными о цвете, записанными Генри Брайантом Бигелоу в 1912–1913 годах. Бигелоу, считающийся основателем современной океанографии, в честь которого названа лаборатория, вручную измерял цвет океана с борта своей шхуны Grampus, используя простую методику 1890 года швейцарского учёного Франсуа-Альфонса Фореля. Сравнение оригинальных данных Бигелоу с современными измерениями показало, что за последнее столетие залив пожелтел, особенно в прибрежных водах Мэна.

Прогноз на будущее

Климатические и гидрологические модели предсказывают увеличение осадков и стока в водосборном бассейне залива Мэн в XXI веке. На основе этих прогнозов Балч, Хантингтон и Айкен предсказывают, что речной сток почвенного растворённого органического углерода в залив Мэн может увеличиться почти на 30% в течение следующих 80 лет, что потенциально будет способствовать дальнейшему снижению продуктивности этой прибрежной морской пищевой сети.

Современные методы и перспективы

Сегодня учёные используют спутники NASA для наблюдения за Землёй и сложные оптические измерения с борта судов для документирования цвета океана. Исследовательская группа Лаборатории Бигелоу и USGS также впервые показала прямую связь между измерениями растворённого органического углерода в заливе Мэн, полученными со спутников, и DOC, сбрасываемым реками (по оценкам USGS), что в значительной степени подтверждает спутниковые измерения как важный прогностический инструмент. Опираясь на эту прочную основу данных и сотрудничества, команда планирует продолжать анализ для углубления понимания текущих изменений в заливе Мэн.