Прибрежные воды играют важную роль в углеродном цикле, перенося углерод в открытый океан или закапывая его в заболоченных почвах и океанских отложениях, как показывает новое исследование.
Команда под руководством Рэймонда Наджара, профессора океанографии Колледжа Земли и минеральных наук штата Пенсильвания, составила первый известный углеродный баланс восточного побережья Северной Америки от южной оконечности Новой Шотландии, Канада, до южная оконечность Флориды. Они отслеживали потоки органического и неорганического углерода в прибрежные воды и из них.
Были проведены значительные исследования круговорота углерода в открытом океане и на суше, которые были в центре внимания многих исследований, но прибрежные воды, которые граничат с двумя областями, «провалились сквозь трещины», сказал Наджар..
«Прибрежные воды имеют целый ряд проблем, с которыми трудно справиться, например, приливы, воздействующие на определенные районы два раза в день, и это затрудняет включение этой области в количественные модели», - сказал он. «Мы поняли, что здесь есть пробел, и подумали, что должны разработать углеродный баланс, чтобы увидеть, что мы знаем и чего не знаем».
Модели - это основной способ, с помощью которого ученые предсказывают будущие уровни углекислого газа в атмосфере, которые, в свою очередь, говорят нам, насколько может повыситься глобальная температура поверхности из-за парникового эффекта. Это новое исследование помогает установить, как прибрежные воды влияют на уровень углекислого газа в атмосфере и, в свою очередь, на климат.
Наджар начал это исследование в 2012 году и с тех пор сотрудничает с 29 другими учеными, специализирующимися на различных аспектах прибрежной океанографии. Команда собрала данные из десятков опубликованных исследований, чтобы количественно определить, сколько углерода входит, выходит и трансформируется в прибрежных водах восточной части Северной Америки. Они сообщают в Global Biogeochemical Cycles, что из углерода, поступающего в прибрежные воды из рек и атмосферы, около 20 процентов погребено, а 80 процентов выбрасывается в открытый океан..
В исследовании прибрежные воды были разделены на приливные водно-болотные угодья, эстуарии и воды континентального шельфа. Ученые обнаружили, что приливные водно-болотные угодья и эстуарии, несмотря на то, что они являются самыми маленькими экосистемами в изучаемой области, занимая 2,4 процента и 9 процентов площади соответственно, погребли большую часть углерода в регионе. Приливные водно-болотные угодья погребли 42 процента углерода в исследовании, а эстуарии погребли 38 процентов, что в общей сложности составляет 80 процентов углерода, захороненного в прибрежных водах.
Наджар считает, что это связано с относительно небольшой глубиной воды в приливно-отливных болотах и эстуариях, а также с тем фактом, что реки приносят в эти экосистемы необходимый для жизни азот.
«Способ захоронения углерода обычно начинается с фотосинтеза, посредством которого углекислый газ превращается в органический материал в виде планктона, болотной травы, мангровых зарослей или морской травы», - сказал он. «В конце концов этот материал умирает и оседает на дно. Но воды континентального шельфа глубже, чем приливные водно-болотные угодья и эстуарии, поэтому у бактерий и других животных больше времени, чтобы поглотить этот мертвый материал, прежде чем он сможет быть захоронен».
Углеродное захоронение является важным показателем, когда речь идет о прогнозировании будущих уровней углекислого газа в атмосфере, потому что, как только углерод оказывается в отложениях, он может оставаться там и не способствовать парниковому эффекту. Однако хрупкость прибрежной зоны, по словам Наджара, может вызывать беспокойство.
«Поскольку уровень моря продолжает подниматься и беспокоить побережье, часть захороненного углерода может попасть в атмосферу в виде углекислого газа», - сказал он.
Команда использовала для своих расчетов метод массового баланса, который предполагает, что общее количество углерода, поступающего в систему, равно количеству, покидающему систему. Круговорот углерода в прибрежных водах сложен, и команда стремилась определить, как углерод попадает в приливные водно-болотные угодья, шельфовые воды и эстуарии и выходит из них. Команда собрала данные из многих исследований и впервые обобщила наблюдения и результаты численной модели, чтобы разработать целостное представление об углеродном цикле в большом прибрежном регионе. Ученые также определили потоки углерода, в отношении которых потребуются дальнейшие исследования для уменьшения неопределенности, включая обмен углеродом между шельфовыми водами и открытым океаном..