Потоки питательных веществ на поверхность океана меняются. Такие изменения почти наверняка повлияют на продуктивность фитопланктона и в дальнейшем повлияют на морские пищевые сети и углеродный цикл. Но как именно это повлияет на продуктивность фитопланктона? Чтобы ответить на этот вопрос, важно знать, какие питательные вещества ограничивают рост фитопланктона в океане. Измерения концентрации питательных веществ в океане показали повсеместное истощение нескольких элементов одновременно. Однако на сегодняшний день ни одно экспериментальное исследование не убедительно продемонстрировало так называемое совместное ограничение роста более чем одним питательным веществом на больших участках океана.
Международная исследовательская группа под руководством морского биогеохимика доктора Томаса Браунинга из Центра океанологических исследований Гельмгольца GEOMAR в Киле показала, что в обширных регионах Южной Атлантики для стимуляции роста любого фитопланктона требуется комбинация двух питательных веществ., в то время как в некоторых случаях для максимального роста требовалось три отдельных питательных вещества. Команда опубликовала свои результаты в научном журнале Nature. «Солимитирование питательных веществ уже предлагалось много раз. Однако мы впервые смогли доказать это экспериментально на больших океанографических просторах», - говорит доктор Браунинг.
Исследование, проведенное совместно учеными из GEOMAR, а также коллегами из Университета Далхаузи в Галифаксе (Канада), Ливерпульского университета (Великобритания) и Университета Саутгемптона в Национальном океанографическом центре Саутгемптона (Великобритания), основано на результатах экспедиции, проведенной в рамках международной программы GEOTRACES на немецком научно-исследовательском судне METEOR у берегов Юго-Западной Африки в ноябре-декабре 2015 г. На многочисленных участках вдоль 1000-километровой круизной трассы доктор Браунинг брал пробы воды для экспериментов, в которых питательные вещества азот, железо и кобальт добавлялись во всех возможных комбинациях и инкубировались в среде, имитирующей океан.
Экспериментальная установка звучит довольно просто. Однако техническая реализация этих типов экспериментов на самом деле сложна, поскольку нам нужно гарантировать полное отсутствие загрязнения экспериментальных камер микроэлементами. Это сложная задача, потому что эти элементы почти везде на кораблях - даже на новых пластиковых поверхностях», - объясняет доктор Браунинг. «Фитопланктон также очень чувствителен к свету и температуре, поэтому при сборе и хранении этих образцов необходимо соблюдать особую осторожность».
Также были обнаружены пространственные закономерности в питательных веществах, ограничивающие рост фитопланктона. В то время как в некоторых образцах, расположенных ближе к береговой линии, одно питательное вещество значительно увеличивало рост планктона, для стимуляции роста в образцах, взятых из открытого океана, требовалось как минимум два питательных вещества.«Другим ключевым открытием было то, что мы обнаружили, что эти режимы ограничения могут быть согласованы с измеренными концентрациями питательных веществ в окружающей морской воде», - говорит доктор Браунинг..
Этот более поздний результат имеет важное значение, поскольку он предполагает возможность делать более масштабные прогнозы об ограничении питательных веществ с использованием новых данных из таких программ, как GEOTRACES - крупной международной попытки составить карту концентрации питательных веществ в океане. Результаты также имеют значение для глобальных моделей океана. «Многие биогеохимические модели еще недостаточно учитывают важность совместного ограничения питательных веществ. Наше исследование может помочь улучшить представление об этом», - говорит доктор Браунинг. Однако он добавляет: «Конечно, это только первый шаг. Подобные эксперименты следует проводить в других регионах, чтобы оценить, насколько широко распространено это явление. делать надежные прогнозы об ограничении питательных веществ и его реакции на изменения в глобальном масштабе."