Районы Арктики играют более важную роль, чем считалось ранее, в глобальном азотном цикле - процессе, отвечающем за сохранение критического элемента, необходимого для жизни, в циркуляции между атмосферой, сушей и океанами. Об этом сообщается в новом исследовании континентального шельфа Северного Ледовитого океана, опубликованном в журнале Nature Communications.
В новом исследовании морские химики и биологи из Техасского университета в Остине обнаружили, что донные микробы удаляют значительные количества азота из Северного Ледовитого океана. Хотя на долю Арктики приходится лишь немногим более 1 процента мирового континентального шельфа (где удаляется большая часть азота), на этот регион приходится около 5 процентов глобального удаления азота из океана, как показывают данные, собранные исследователями для исследования.
Ученые считают, что в прошлом океаны поддерживали надежный баланс между источниками азота и удалением азота. Этот глобальный баланс азота указывает на то, что общий уровень азота в океане сейчас выше, чем когда-либо прежде, из-за деятельности человека, такой как сток удобрений и сточные воды в океаны. Это возмущение выводит бюджет из равновесия. Все живые существа нуждаются в азоте для выживания, но избыток азота может нанести вред морским и наземным экосистемам. Например, избыток азота в океане может способствовать росту цветения водорослей, в том числе ядовитого цветения, вредного для морской жизни. Симптомы загрязнения азотом включают «мертвые зоны», гибель рыбы, отравление моллюсками и потерю прибрежных мест обитания, таких как луга с водорослями и коралловые рифы. Естественные бактерии в океане удаляют часть этого дополнительного азота в океане, превращая его в инертный газообразный азот в процессе, называемом «денитрификация».
«Удаление микробного азота происходит по всему миру, и нас интересовало, какое влияние оно оказывает на Арктику», - сказала Эмбер Хардисон, доцент кафедры морских наук Техасского университета в Остине, которая был автором статьи.
Хардисон и ее коллеги совместно провели первое в истории исследование в арктическом регионе, чтобы измерить несколько различных процессов, которые могут удалять азот. Исследователи провели исследование в Чукотском море, части Северного Ледовитого океана, прилегающей к Тихому океану и Аляске. Район представляет интерес не только для ученых, но и для нефтяников из-за потенциальных больших запасов нефти и газа. Администрация Обамы исключила район отмели Ханна на северо-востоке Чукотского моря из числа объектов будущей аренды нефти и газа, а новое исследование дополняет экологические доводы в пользу защиты региона.
«Роль этого региона критически важна для понимания, поскольку люди выбрасывают больше азота в океан через удобрения, сточные воды и другие источники», - сказал Хардисон. «Арктика также претерпевает драматические изменения, связанные с изменением климата, в том числе быстрое сокращение морского льда. По мере сокращения морского льда нарушается естественное функционирование экосистемы, в том числе потенциально ограничивается процесс удаления жизненно важного азота».
Ученые также обнаружили, что животные, живущие на морском дне и на морском дне, играют важную роль в удалении азота. Такие животные, как черви и моллюски, прокладывают на морском дне трубки и норы, создавая идеальное пространство для денитрификации бактерий.
«Это исследование было прекрасным примером взаимодействия биологии и химии, и оно впервые было показано в Арктике», - сказал Хардисон. Однако она предупреждает, что истощение морского льда изменит систему неизвестным образом, включая животных, живущих на морском дне и на морском дне, и их помощь в удалении бактериального азота.