Океанические водоросли, имеющие глобальное значение, загадочным образом редко встречаются в одном из самых продуктивных регионов Атлантического океана, согласно новой статье в журнале Deep Sea Research I. Огромный набор данных выявил закономерности в регионах, где обитают атлантические кокколитофориды, освещая внутреннюю работу углеродного цикла в океане и поднимая новые вопросы.
«Понимание этих крупномасштабных закономерностей помогает нам понять продуктивность океана во всем Атлантическом бассейне», - сказал Уильям Балч, старший научный сотрудник Лаборатории наук об океане Бигелоу и ведущий автор статьи.«Сбор этого набора данных стал для моей команды сверхчеловеческим усилием, на которое ушли сотни дней в море и годы анализа».
Исследователи обнаружили, что кокколитофориды борются и процветают в неожиданных местах по всему Атлантическому океану. Их больше всего в субполярных и умеренных водах, и их удивительно мало вокруг экватора, где изобилие питательных веществ и солнечного света создают один из самых биологически продуктивных регионов мирового океана.
Команда также обнаружила, что некоторые виды кокколитофорид процветают глубоко под поверхностью вблизи самых дальних уголков солнечного света - внутри или чуть выше важного слоя воды, называемого «водой субантарктического режима». Эта отличительная особенность течет на север от Южного океана и обеспечивает питательными веществами большую часть мирового океана, включая северное полушарие. Балч подозревает, что быстро растущие популяции кокколитофоридов в Южном океане истощают запас питательных веществ в водном слое и изменяют его химический состав, что потенциально делает его негостеприимным для кокколитофоридов к тому времени, когда он достигает экватора.
«Вода субантарктического режима оказывает ошеломляющий уровень контроля над большей частью мирового океана», - сказал Балч. «Если кокколитофориды меняют свои основные свойства, то они могут влиять на то, какие виды растут в пищевых сетях даже на экваторе или даже в северном полушарии».
Балч и его команда создали этот обширный набор данных на основе измерений, собранных во время 10 45-дневных исследовательских круизов в рамках программы Atlantic Meridional Transect, которая пересекает Атлантический океан между Соединенным Королевством и оконечностью Южной Америки. Их результаты также имеют важное применение в наблюдениях, которые основаны на спутниках НАСА, отвечающих за цвет океана. Эти мощные океанографические инструменты позволяют ученым обнаруживать популяции кокколитофорид, измеряя свет, который они отражают обратно в космос, но для подтверждения спутниковых данных им требуются измерения на воде. НАСА было основным спонсором этой работы.
Кокколитофориды строят защитные кристаллические пластины из меловых минералов, извлекая растворенный неорганический углерод из морской воды. То, как сформированы плиты вида, влияет на то, как эти плиты рассеивают свет в поверхностном океане, особенно после того, как они отделяются и начинают опускаться к морскому дну. Исследователи обнаружили, что не все кокколитофориды сбрасывают свои пластины, и что пластины, встречающиеся в толще воды, принадлежат всего нескольким видам.
Это открытие значительно упрощает расчеты, необходимые для измерения углерода, содержащегося в кокколитофоридах, по спутниковым данным об отражательной способности. Кокколитофориды играют важную роль в глобальном углеродном цикле, и понимание того, где они живут и как они рассеивают свет, необходимо для количественной оценки того, как этот важный элемент перемещается между поверхностью океана и морским дном. В конце концов, этот углерод либо расщепляется глубоководными бактериями, либо погребается в отложениях, эффективно изолируя его от атмосферы на тысячи лет.
Команда Балча вместе с международной группой исследователей продолжит это исследование в январе, когда они отправятся в круиз, финансируемый Национальным научным фондом, чтобы ответить на один из самых важных вопросов, поднятых в этом исследовании - как кокколитофориды в Южный океан изменяет субантарктический режим воды, прежде чем течет на север. Их исследование прояснит, как эти изменения могут повлиять на продуктивность дальше на север и почему кокколитофориды так мало обитают на экваторе.
"Остается главный вопрос - чего не хватает в этой экваториальной воде, что делает ее неблагоприятной для роста кокколитофорид в таком плодородном регионе мирового океана?" - сказал Балч. «Разница в количестве кокколитофорид в умеренных широтах и на экваторе огромна, и она имеет огромное значение для пищевых сетей океана и продуктивности всей планеты».