Более чем в двух милях от поверхности океана процветают микробы, черви, рыбы и другие существа, большие и малые. Они полагаются на перенос мертвого и разлагающегося вещества с поверхности (морского снега) в качестве пищи в эти темные глубины.
У поверхности моря углекислый газ из атмосферы поглощается телами микроскопических водорослей и животных, которые их едят. Когда они умирают, эти организмы погружаются на дно, унося с собой углерод.
Эта поставка углерода в морские глубины непостоянна. Иногда во время очень коротких «импульсных» событий в бездну падает морской снег на несколько месяцев или лет.
В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ученые MBARI и их сотрудники показывают, что у побережья Калифорнии наблюдается увеличение частоты импульсных событий. Они также показывают, что, хотя такие эпизоды очень важны для углеродного цикла, они плохо представлены в моделях глобального климата.
MBARI Старший научный сотрудник Кен Смит изучил, как глубоководные сообщества реагируют на изменение предложения углерода за последние 29 лет на глубоководном исследовательском участке под названием Станция М. Этот участок долгосрочного мониторинга находится на глубине 4000 метров (2,5 мили) ниже поверхности океана и 220 километров (124 мили) от побережья Калифорнии. Это единственное глубоководное место в мире, где непрерывное предложение и потребность в углероде детально регистрируются в виде временных рядов.
Набор автономных инструментов на Станции М помогает исследователям изучать пульсовые явления и их влияние на глубоководную биоту. Два набора отстойников, подвешенных на высоте 50 и 600 метров над морским дном, собирают тонущий морской снег каждые 10 дней. На дне камеры с интервальной съемкой делают ежечасные фотографии морского дна, которые помогают ученым обнаруживать изменения в количестве морского снега и изменения в сообществах животных.
С 2011 года Benthic Rover компании MBARI, автономный подводный аппарат размером с небольшой автомобиль, прополз 11 километров (семь миль) по морскому дну на Станции М. Он измеряет потребление кислорода микробами и животными на дне, позволяя ученым оценить, сколько пищи (углерода) потребляется.
Исследование PNAS было сосредоточено на шести периодах между 2011 и 2017 годами, когда большое количество морского снега достигало отстойников на станции M. Во время этих эпизодических пульсаций в глубокое море каждый день попадало в четыре раза больше углерода, чем в обычное время. -пульсовые дни.
По сравнению с первыми 20 годами временного ряда импульсные события стали более распространенными после 2011 года. Из общего количества углерода, достигшего отстойников на глубине 3400 метров с 2011 по 2017 год, более 40 процентов поступило в течение импульсные события.
«Эти события становятся гораздо большей частью углеродного цикла», - сказала Кристин Хаффард, морской биолог из MBARI и соавтор исследования. На самом деле, поскольку эти пульсации стали более масштабными и частыми, исследователям пришлось удвоить размер чашек для сбора, используемых в их отстойниках.
Импульсы пищи (и углерода) в глубокое море в настоящее время не учитываются в моделях глобального климата. Формула «кривая Мартина», основанная на условиях поверхности моря, таких как температура воды, широко используется для оценки того, сколько углерода достигает морских глубин. Хаффард и ее соавторы обнаружили, что кривая Мартина хорошо соответствует их данным в дни без пульса, но занижает количество углерода, поступающего во время пульса, на 80 процентов..
«В целом кривая Мартина оценила только половину измеренного нами глубоководного углерода», - сказал Хаффард.
Эти результаты имеют значение для того, как кривая Мартина и аналогичные модели используются для подготовки оценок глобального углеродного баланса для докладов Межправительственной группы экспертов по оценке изменения климата.«Нам нужно найти способ развить такие модели, чтобы они могли фиксировать эти события, учитывая их общую важность», - сказал Хаффард.
В качестве следующего шага исследовательская группа будет более внимательно изучать отдельные импульсные события. Хаффард отметил, что многие вопросы остаются без ответа. «Что отличает каждый импульс? Почему сейчас они гораздо более распространены, чем раньше? Какие поверхностные условия приводят к их образованию?» она сказала. «Если мы поймем это, мы, возможно, сможем моделировать импульсы по спутниковым данным, чтобы наши глобальные модели могли более точно предсказывать глобальные углеродные балансы».
«Мы бы хотели иметь 50 станций Station M по всему миру, но не можем», - добавил Хаффард. «На самом деле нам нужно смоделировать это, используя глобальное покрытие, обеспечиваемое спутниками».