Сокрушительное давление океана изменяет способы перемещения углерода ко дну

Учёные из Университета Южной Дании (SDU) выяснили, что падающие на большие глубины скопления мёртвых морских организмов теряют до половины углерода и более 60% азота под воздействием давления океанских глубин. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Эти выбросы питательных веществ раскрывают ранее неизвестный источник пищи для глубоководных микробов и заставляют пересмотреть оценки углерода, который не достигает морского дна. На глубинах нескольких километров обломки дрейфуют под возрастающим давлением воды. В лабораторных резервуарах с регулируемым давлением Петер Штиф из SDU зафиксировал перемещение растворённого углерода и азота из частиц в окружающую воду. При давлении, соответствующем глубине от двух до четырёх миль, углерод терялся до 50%, азот — до 63%.

Такая утечка изменяет состав осадков на дне и ставит под вопрос модели переноса углерода в глубоких районах океана. Эти частицы океанографы называют морским снегом — рыхлыми хлопьями из мёртвых организмов и органических остатков. Под действием гравитации частицы опускаются, унося углерод из солнечного света в темноту.

В глубоких слоях микробы могут получать только растворённые вещества, высвобождающиеся из падающих частиц. Считается, что глубокие воды бедны питательными веществами, поэтому такие утечки существенно влияют на рацион микробов.

С увеличением глубины гидростатическое давление сжимает клетки со всех сторон. Учёные предполагают, что оно ослабляет мембраны водорослей внутри частиц, позволяя углероду и азоту просачиваться в воду. Это уменьшает количество органики, достигающей морского дна, и одновременно увеличивает питание для микробов вблизи частиц. Результаты экспериментов показали, что после высвобождения растворённого вещества количество бактерий в воде увеличивалось в 30 раз за два дня, а потребление кислорода резко возрастало. Микробы использовали углерод для роста и выделяли энергию при расщеплении органики.

Меньшее количество твердого материала на дне означает, что углерод задерживается в осадках меньше времени. Большая часть растворённого углерода остаётся в глубинных слоях воды, где медленное перемешивание удерживает его сотни и тысячи лет. Захоронение в осадках длится миллионы лет и формирует запасы нефти и газа.

Штиф подчеркнул, что эти процессы важны для понимания климатических механизмов и уточнения моделей. Давление влияет на перераспределение углерода: частицы оседают медленно, растворённый углерод остаётся вне контакта с атмосферой более 500 лет.

Утечка питательных веществ зависит от состава планктона. В экспериментах использовались диатомовые водоросли, которые слипались в частицы. У некоторых животных наблюдались аналогичные утечки, но с различным распределением внутри частиц.

Следующим этапом станет полевой отбор проб в открытом океане. Он позволит проверить, достаточно ли часто происходят утечки под давлением, чтобы влиять на глубоководные пищевые цепи.

Компьютерные модели обычно отслеживают твердые частицы, игнорируя растворённые, которые питают микробы. Включение давления в расчёты перемещает часть углерода в глубокие слои раньше, меняя распределение кислорода и углерода.

Таким образом, высокое давление превращает падающий морской снег в дополнительный источник пищи, позволяя микробам размножаться, не дожидаясь осадков на дне. Подтверждение этого процесса в открытом океане станет ключевым для уточнения климатических моделей и оценки углерода в глубоких водах.

Читайте также: