Цветение фитопланктона является одним из наиболее важных факторов, влияющих на эффективность углеродного насоса в северной части Атлантического океана. Чтобы лучше понять это явление, в рамках проекта ERC remOcean[1], возглавляемого исследователями из Лаборатории океанографии Вильфранша (CNRS/UPMC), был разработан новый класс роботов: биогеохимические поплавки, первые роботы, способные собирать данные. в океане круглый год. Используя эти беспрецедентные данные, исследователи определили отправную точку взрывного весеннего цветения фитопланктона. Их результаты являются предметом двух статей, опубликованных в журналах Nature Geoscience и Nature Communications.
Северная часть Атлантического океана, расположенная выше 50-й параллели северной широты, является одним из самых эффективных поглотителей углерода в мире. Хотя на его долю приходится менее 1,5% общей площади Мирового океана, он улавливает около 20% CO2, секвестрированного океанами. Его очень холодные поверхностные воды и относительно экстремальные погодные условия зимой позволяют эффективно улавливать CO2 из атмосферы. В то же время цветение фитопланктона - растительного микроорганизма, который посредством фотосинтеза преобразует неорганический углерод, присутствующий в океане, в органический углерод, - также способствует улавливанию CO2 и его потенциальному экспорту в океанские глубины.
Традиционно за цветением фитопланктона наблюдают с помощью спутников, которые выявляют присутствие хлорофилла по цвету океана, хотя они оказываются неэффективными в случае облачного покрова; а также океанографическими миссиями, которые более дороги в эксплуатации и ограничены по времени.
Чтобы лучше понять условия, способствующие цветению фитопланктона, исследователи из Лаборатории океанографии Вильфранша (CNRS/UPMC) с 2012 по 2013 год задействовали роботов, называемых «поплавками для биогеохимического профилирования». Эти роботы, которые работают между поверхностью и глубиной 2000 метров, позволили записывать данные, которые никогда ранее не собирались в течение полного годового цикла, включая не только глубину, температуру и соленость воды, но и свет. интенсивность, плотность взвешенных частиц, а также концентрацию как хлорофилла (индикатор присутствия фитопланктона), так и кислорода.
Используя собранные данные, ученые смогли точно определить, когда и как происходит цветение фитопланктона в северной части Атлантического океана. Их исследование, которое будет опубликовано в журнале Nature Communications, подтверждает гипотезу о том, что взрывное увеличение биомассы фитопланктона происходит весной после «зимнего кипячения», фазы снижения активности зимой.
Кроме того, исследователи сосредоточились на месяцах января, февраля и марта, чтобы изучить это малоизученное явление «зимнего кипения». В другом исследовании, опубликованном в Nature Geoscience, они показывают, что (уменьшенное) цветение фитопланктона может происходить зимой при определенных условиях. Фитопланктон не может расти в очень бурных и бурных водах из-за недостатка света в это время года. Однако это исследование показывает, что в периоды относительного спокойствия уменьшенное перемешивание вод позволяет фитопланктону получать больше света, что способствует цветению фитопланктона, называемого диатомовыми водорослями. Эти местные цветения, длящиеся несколько дней, могут стать отправной точкой для взрывного весеннего цветения через несколько месяцев. Эти наблюдения были воспроизведены с помощью численных моделей и, безусловно, будут учтены в будущих моделях прогнозирования состояния океанических экосистем.
Помимо этих результатов, проект ERC remOcean продемонстрировал важность роботов для улучшения нашего понимания океана. Он также помог запустить международную роботизированную программу мониторинга биогеохимии океана, Biogeochemical-Argo[2], которая началась в 2016 году. Ее среднесрочной целью является использование 1000 профилирующих буев для непрерывного мониторинга морской жизни в океанах и ее чувствительность к климатическим возмущениям.
Примечания
[1] Дистанционно обнаруженный биогеохимический цикл в ОКЕАНЕ, [2]