Вопреки общепринятому мнению, производство серы крошечными морскими водорослями уменьшалось в ледниковые периоды и более тесно связано с климатом, чем считалось ранее, согласно последнему исследованию ученых из Японии. Более четкое понимание связи между климатом и морским фитопланктоном, микроскопическими одноклеточными водорослями, обитающими в поверхностных водах океана, может помочь ученым включить эти воздействия в будущие климатические модели..
Их выводы были опубликованы 19 июля 2019 года в Nature Communications.
Сера, вырабатываемая морским фитопланктоном, влияет на баланс между поступающей от Солнца энергией и исходящей энергией, которую Земля отражает обратно в космос. Это также может быть показателем первичной продуктивности фотосинтезирующего фитопланктона в Южном океане. Таким образом, фитопланктон, который также играет важную роль в удалении углекислого газа из атмосферы, может существенно влиять на климат.
Морской фитопланктон, как и наземные растения, являются первичными производителями в нижней части пищевой цепи. Благодаря фотосинтезу фитопланктон поглощает углекислый газ (CO2) и производит органический углерод, который в конечном итоге поддерживает всю морскую пищевую сеть. В результате CO2 удаляется из поверхностных вод и в конечном итоге связывается в отложениях на дне океана. Это называется «экспортным производством», которое измеряется в единицах углерода.
Морской фитопланктон выделяет диметилсульфид, или ДМС, органическое серосодержащее соединение, которое придает морю характерный запах. При окислении ДМС может образовывать аэрозоли серы, которые служат ядрами конденсации облаков и играют важную роль в формировании облаков. Таким образом, повышенное содержание серы способствует охлаждению Земли как за счет рассеяния излучения, так и за счет отражения излучения обратно в космос за счет эффекта альбедо.
DMS является наиболее распространенным биологическим соединением серы, выбрасываемым в атмосферу, и считается, что оно значительно влияет на климат Земли и, возможно, также играет роль в поддержании Земли в состоянии равновесия. Его вклад в климат сложен и требует полного понимания. Изучение серы и метансульфоната, продуктов окисления диметилсульфида, в кернах антарктического льда дает полезный инструмент для изучения связи между круговоротом серы и климатом.
Ранее считалось, что морской фитопланктон был доминирующим источником серы, не содержащей морской соли, в течение ледниково-межледниковых циклов, а наземные источники составляли лишь небольшую часть. Однако вклад наземных источников может быть гораздо более значительным в ледниковые периоды, когда увеличивается количество пыли.
Предыдущие исследования ледяных кернов в Антарктиде, в которых предполагалось, что большая часть сульфатов, не содержащих морской соли, образуется в результате выбросов ДМС, производимых фитопланктоном, не показывают связи между морским фитопланктоном и выбросами серы, и, следовательно, продуктивность и климат», - сказала профессор Кумико Гото-Адзума, научный сотрудник Национального института полярных исследований, Исследовательской организации информации и систем и Департамента полярных наук Высшего университета перспективных исследований (SOKENDAI) в Японии.
"Это противоречит записям о морских отложениях, которые показывают увеличение экспортной продукции в антарктической зоне Южного океана, что предполагает увеличение первичной продуктивности. Мы хотели решить эту загадку и посмотреть, была ли предыдущая гипотеза выведена из исследований ледяных правильно."
По словам Гото-Адзумы, новые записи ледяных кернов, полученные в Куполе Фудзи в Восточной Антарктиде за последние 720 000 лет, показывают, что большая часть сульфата, не содержащего морской соли, который традиционно использовался в качестве представитель морского фитопланктона сульфат, вероятно, происходит из земной пыли во время ледниковых периодов.
«Скорректировав это, мы сделали пересмотренный расчет сульфата фитопланктона и обнаружили, что его поток уменьшается в ледниковые периоды и увеличивается в межледниковые периоды», - пояснил Гото-Адзума. «Наши результаты свидетельствуют о сокращении выбросов диметилсульфида в антарктической зоне Южного океана во время ледниковых периодов и предоставляют новые доказательства того, как цикл серы в Южном океане связан с климатом».
Следующим шагом является «исследование связей между климатом, сульфатом морского фитопланктона и CO2 с помощью моделирования климата и химии атмосферы на основе нашего пересмотренного расчета сульфата, полученного с помощью DMS, - сказал Гото-Адзума.