Ученые обнаружили скрытую жизнь, процветающую под арктическим льдом

Стремительное таяние морского льда в Северном Ледовитом океане чаще всего рассматривается как экологическая катастрофа. Однако новое исследование показывает, что этот же процесс может неожиданным образом поддерживать жизнь. Отступающий лед создает условия, стимулирующие рост водорослей — основы всей морской пищевой сети Арктики.

Дефицитный азот: скрытый ресурс подо льдом

Водоросли формируют фундамент большинства океанских экосистем, но для роста им необходим азот, которого в арктических водах традиционно не хватает. Международная команда ученых под руководством Копенгагенского университета совершила прорывное открытие: доступного азота в регионе может быть значительно больше, чем считалось ранее. Это меняет прогнозы о будущем морской жизни и способности океана поглощать углерод.

Впервые подтверждено, что процесс фиксации азота — преобразование бактериями газообразного азота (N2) в доступный аммоний — активно происходит под толщей арктического льда, даже в самых удаленных и центральных его районах. Этот аммоний питает не только сами бактерии, но и водоросли, а в итоге — всех зависимых от них морских обитателей.

«Раньше считалось, что фиксация азота подо льдом невозможна из-за слишком суровых условий для соответствующих организмов. Мы ошибались», — отмечает Лиза В. фон Фризен, ведущий автор исследования.

Меньше льда — больше азота: парадокс Арктики

В отличие от других океанов, где фиксацией азота занимаются цианобактерии, в Северном Ледовитом океане эту роль выполняют совершенно другие группы бактерий, не относящиеся к цианобактериям. Наибольшая активность была зафиксирована вдоль кромки льда — в зоне наиболее интенсивного таяния.

«Иными словами, количество доступного азота в Северном Ледовитом океане, вероятно, было недооценено как для текущего момента, так и для будущих прогнозов. Это означает, что мы также могли недооценивать потенциал роста водорослей по мере сокращения ледяного покрова», — объясняет фон Фризен.

Поскольку водоросли — основная пища для зоопланктона, который, в свою очередь, потребляется рыбой, увеличение их биомассы может повлиять на всю пищевую цепь региона.

Поможет ли Арктика поглотить больше CO2?

Этот новый источник азота может также изменить роль Северного Ледовитого океана в углеродном цикле планеты. Больше водорослей — больше фотосинтеза, а значит, и больше поглощенного из атмосферы углекислого газа.

«Для климата и окружающей среды это, вероятно, хорошая новость. Если производство водорослей увеличится, океан сможет поглотить больше CO2, так как углерод будет связываться в их биомассе. Однако биологические системы очень сложны, и другие механизмы могут действовать в противоположном направлении», — говорит Лассе Риманн, профессор и старший автор исследования.

Ученые подчеркивают, что процесс фиксации азота теперь необходимо учитывать во всех климатических моделях, прогнозирующих будущее Арктики.

Как работает фиксация азота в ледяной воде?

В арктических условиях эту задачу выполняют нецианобактериальные микроорганизмы. Они потребляют растворенное органическое вещество (которое часто выделяют сами водоросли) и в обмен производят связанный азот, стимулирующий дальнейший рост водорослей. Так формируется небольшая, но жизненно важная питательная петля прямо подо льдом.

Водоросли играют двойную роль: они являются стартовым звеном пищевой цепи и естественными поглотителями CO2. Углекислый газ, захваченный ими в процессе роста, впоследствии может опускаться на дно океана в составе их биомассы.

Масштабное исследование: как было сделано открытие

Исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, стало результатом работы международной команды ученых из Копенгагенского университета (Дания), Университета Линнея (Швеция), Института Альфреда Вегенера (Германия) и других ведущих научных центров Европы.

Данные были собраны в ходе двух крупных экспедиций на ледоколах IB Oden и RV Polarstern. Пробы воды и измерения проводились на 13 станциях по всему Центральному Арктическому бассейну, включая районы у северо-восточной Гренландии и к северу от Шпицбергена.

Открытие скрытой азотной «фабрики» подо льдом кардинально меняет наше понимание арктической экосистемы и ее потенциала в условиях глобального потепления.

По материалам www.sciencedaily.com