Nature Climate Change: Зоопланктон меняет привычки из-за таяния льда

Из-за усиления таяния льда в Арктике солнечный свет проникает все глубже и глубже в океан. Поскольку морской зоопланктон реагирует на доступный свет, это приводит к изменению его поведения — в частности, к тому, как эти крошечные организмы поднимаются и опускаются в толще воды.

Как показала международная группа исследователей под руководством Института Альфреда Вегенера, в будущем это может привести к более частой нехватке пищи для зоопланктона и негативным последствиям для более крупных видов, включая тюленей и китов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Climate Change.

В результате антропогенного изменения климата площадь и толщина арктического морского льда уменьшаются; в настоящее время средняя площадь морского льда сокращается со скоростью 13% в десятилетие. Уже в 2030 г., как показывают последние исследования и моделирование, на Северном полюсе может впервые наступить лето без льда. В результате физические условия обитания организмов в Северном Ледовитом океане меняются столь же заметно. Например, из-за уменьшения толщины морского льда солнечный свет может проникать гораздо дальше под поверхность.

В результате при определенных условиях первичная продукция, т.е. рост микроводорослей в воде и во льду, может значительно увеличиться. Как эти изменения освещенности влияют на более высокие трофические уровни пищевой цепи — например, на зоопланктон, который частично питается микроводорослями, — остается малоизученным. В связи с этим международная группа исследователей под руководством д-ра Хауке Флореса из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) получила ценные сведения.

По словам Флореса:

Каждый день в океане происходит самое масштабное массовое перемещение организмов на нашей планете — суточная миграция зоопланктона, включающего крошечных копепод и криль. Ночью зоопланктон поднимается к поверхности воды, чтобы покормиться. С наступлением дня они мигрируют обратно на глубину, где находятся в безопасности от хищников.

Хотя отдельные организмы ничтожно малы, все вместе это представляет собой колоссальное суточное вертикальное движение биомассы в толще воды. Но в полярных областях миграция носит иной характер — сезонный, т.е. зоопланктон движется по сезонному циклу. В течение многомесячного светлого полярного дня летом они остаются на глубине, а в течение многомесячной темноты полярной ночи зимой часть зоопланктона поднимается и остается в приповерхностных водах подо льдом.

Как суточные миграции в низких широтах, так и сезонные миграции в полярных областях диктуются преимущественно солнечным светом. Крошечные организмы обычно предпочитают сумеречные условия. Они предпочитают находиться ниже определенной интенсивности света (критической освещенности), которая обычно довольно низка и лежит далеко в сумеречном диапазоне. Когда интенсивность солнечного света меняется в течение дня или сезона, зоопланктон направляется туда, где он может найти предпочтительные для себя условия освещения, что в конечном итоге означает его подъем или опускание в толще воды.

Особенно когда речь идет о самых верхних 20 метрах водной толщи, непосредственно под морским льдом, данные о зоопланктоне отсутствуют, — поясняет Флорес.

Но именно эта труднодоступная область наиболее интересна, поскольку именно в ней и подо льдом растут микроводоросли, которыми питается зоопланктон.

Для того чтобы снимать там показания, команда разработала и построила автономную биофизическую обсерваторию, которую пришвартовала подо льдом по окончании экспедиции MOSAiC с исследовательским ледоколом AWI Polarstern в сентябре 2020 года. Здесь, вдали от светового загрязнения, вызванного деятельностью человека, система могла непрерывно измерять интенсивность света подо льдом и перемещения зоопланктона.

На основе полученных данных мы определили крайне низкий критический уровень освещенности для зоопланктона: 0,00024 ватта на квадратный метр, — говорит исследователь AWI.

Затем мы ввели этот параметр в наши компьютерные модели для моделирования системы «море-лед». Это позволило нам спрогнозировать для ряда климатических сценариев, как изменится глубина этого уровня облученности к середине текущего столетия, если морской лед будет становиться все тоньше и тоньше в результате изменения климата.

Что обнаружили эксперты: Из-за неуклонного уменьшения толщины льда критический уровень облученности будет опускаться на большую глубину все раньше и раньше в течение года и возвращаться в поверхностный слой только все позже и позже в течение года. Поскольку зоопланктон принципиально остается в водах ниже этого критического уровня, его перемещения будут зеркально отражать эти изменения. Соответственно, в этих сценариях будущего они все дольше остаются на больших глубинах, а их время пребывания у поверхности подо льдом зимой становится все короче и короче.

В более теплом климате будущего лед будет образовываться позже осенью, что приведет к снижению производства ледяных водорослей, — поясняет Флорес.

Это, в сочетании с задержкой их подъема на поверхность, может привести к более частой нехватке пищи для зоопланктона в зимний период.

В то же время, если зоопланктон поднимается весной раньше, это может поставить под угрозу личинки экологически важных видов зоопланктона, обитающих на более глубоких уровнях, большее количество которых затем может быть съедено взрослыми особями.

В целом наше исследование указывает на ранее не замеченный механизм, который может еще больше снизить шансы арктического зоопланктона на выживание в ближайшем будущем, — заключает Флорес.

Если это произойдет, то это будет иметь фатальные последствия для всей экосистемы, включая тюленей, китов и белых медведей. Однако наше моделирование также показывает, что при достижении целевого показателя в 1,5 градуса Цельсия воздействие на вертикальную миграцию будет гораздо менее выраженным, чем при бесконтрольном росте выбросов парниковых газов. Таким образом, каждая десятая доля градуса антропогенного потепления, которого можно избежать, имеет решающее значение для арктической экосистемы.

28.08.2023


Подписаться в Telegram



Биосфера

Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса
Ученые СПбГУ: Бактериальные споры способны пережить падение из космоса

Математики Санкт-Петербургского государственно...

Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями
Animal Biotelemetry: Меховые метки улучшат технологию слежения за медведями

Благодаря новым приборам для отслеживания...

Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось
Nature Ecology & Evolution: Всеобщий предок LUCA оказался старше, чем считалось

Международная группа исследователей под р...

Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель
Frontiers in Veterinary Science: Открыт способ отучить кошек царапать мебель

Многие владельцы кошек сталкиваются с тем...

Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках
Ученый объяснил, как планктон выживает в турбулентных потоках

Как движутся частицы в турбулентных жидко...

EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь

Группа ученых из Университета Нагоя, Япон...

Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться
Frontiers in Bee Science: Жара мешает шмелям полноценно размножаться

В результате климатического кризиса глобальное...

Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне
Journal of the AChemSociety: Синтетика вызывает хаос в первичном бульоне

Наше тело состоит из триллионов различных...

Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному
Evolution: Островные летучие мыши одного вида эволюционируют по-разному

Исследователь из Мельбурнского университе...

New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад
New Phytologist: Сети прожилок на листьях появились 201 млн лет назад

По мнению исследовательской группы под ру...

Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах
Science: Облик будущих партнеров запечатлен у бабочек Heliconius в генах

Тропические бабочки Heliconius хорошо известны...

Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды

В новом исследовании неврологи показали, как&n...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
Nature: Поражение лёгких при COVID долго не проходит из-за реакции иммунитета
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
JACS: Ученые выяснили, как повысить эффективность фотокатализа
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Energy: Создана мембрана для удаления CO2, работающая на влажности
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
Nature Communications: Доказана перспективность универсальной вакцины от гриппа
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRC: Ядерная структура титана-48 меняется при наблюдении с разного расстояния
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
PRSBBS: Несколько видов муравьев выработали одинаковые отношения с деревьями
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
Кристаллографы СПбГУ раскрыли структуру минерала, открытого более 70 лет назад
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
В МТУСИ разработали систему отслеживания модели человека во время фитнеса
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Студенты СевГУ предложили способ найти сбежавшую собаку при помощи спутника
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Учёные КФУ разработали новые материалы для металл-ионных аккумуляторов
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Московский Политех открывает «Книгу будущего» для развития инновационных изданий
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Эффективность светодиодов для дополненной реальности выросла вдвое
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Advanced Materials: Гидрогелевое средство контрацепции сможет лечить эндометриоз
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов
Nature Physics: Новый коллайдер стал ближе с технологией маршалинга мюонов

Новости компаний, релизы

Московский вуз готовит профессионалов для защиты учебных заведений
Ведущие игроки агрорынка представят новинки на «Дне поля» в Агробиотехнопарке Казанского ГАУ
Московский Политех и ведущие российские компании запускают 79 практико-ориентированных образовательных программ
Студенты Университета МИСИС выиграли 2.8 млн рублей в хакатоне «Лидеры цифровой трансформации»
U-NOVUS 2024: технологическое развитие России немыслимо без университетов и инвестиций бизнеса в техпред