Необратимые химические изменения в Северном Ледовитом океане, вызванные изменением климата, напрямую влияют на пищевую цепочку региона. Новое исследование Эдинбургского университета показывает, что решающий переломный момент уже пройден, что оказывает значительное воздействие на морскую экосистему. Исследование подчеркивает повсеместную потерю морского льда, что привело к резкому падению уровня жизненно важных питательных веществ.
Это сокращение затрагивает популяции планктона, рыб, морских птиц и млекопитающих, выживание и развитие которых зависит от этого питательного вещества. Детальный анализ показывает, что воздействие солнечного света в обширных мелководных районах океана, ранее защищенных льдом, стимулирует процесс расщепления нитратов и удаления их из морской воды.
Влияние на химический состав Северного Ледовитого океана
Падение уровня нитратов радикально меняет арктические экосистемы. Нитраты необходимы для роста планктона, который составляет основу местной пищевой цепи. Снижение уровня этого питательного вещества ограничивает количество жизни, которую может поддерживать экосистема, ставя под угрозу биоразнообразие региона.
Снижение уровня нитратов также может снизить способность Северного Ледовитого океана хранить углерод. Это связано с тем, что планктон играет решающую роль в улавливании углерода из атмосферы посредством фотосинтеза. Исследовательская группа предупреждает о долгосрочных последствиях этого изменения. Предыдущие исследования сообщали об изменениях в популяциях животных в арктических водах, но причины были плохо изучены из-за отсутствия углубленного анализа химического состава океана.
Данные мониторинга Арктики за два десятилетия
Исследователи из Эдинбургского университета получили новую информацию об изменении уровня питательных веществ в Северном Ледовитом океане. Для этого они проанализировали данные, охватывающие период в 20 лет. Команда оценила информацию об отборе проб, собранную за более чем два десятилетия в проливе Фрама, главном проходе, через который арктические воды впадают в Атлантический океан.
Анализ выявил явные изменения, начиная с 2009 года. С тех пор уровень нитратов в водах, выходящих из Арктики, неуклонно снижается. Падение этих уровней совпало с резким сокращением площади морского льда в Арктике, которое началось примерно в то же время. Эта корреляция указывает на прямую связь между таянием льда и наличием необходимых питательных веществ для морской жизни.
- Наблюдаемые воздействия на уровень нитратов включают:
- Сокращение основы пищевой цепи, затрагивающее планктон и, следовательно, более крупные виды.
- Снижение способности Северного Ледовитого океана связывать углерод за счет фотосинтеза планктона.
- Изменение преобладающих видов планктона в пользу более мелких видов.
- Последствия для коммерческого рыболовства, особенно в Северной Атлантике.
- Необратимое изменение химического состояния океана.
Потеря морского льда и денитрификация бентоса
Обширная потеря морского льда активизировала процесс, известный как денитрификация бентоса. Этот процесс превращает нитраты в газообразный азот на мелководных континентальных шельфах, которые простираются почти на половину Северного Ледовитого океана. Такое изменение условий питательных веществ предполагает, что в будущем Северный Ледовитый океан может поддерживать только более мелкие виды планктона, что приведет к уменьшению количества пищи, доступной для более высоких трофических уровней в пищевой цепи.
Исследователи отмечают, что изменение условий содержания питательных веществ вызвано продолжающейся таянием морского льда. Поэтому маловероятно, что Северный Ледовитый океан вернется в прежнее состояние. Эта ситуация представляет собой серьезную проблему для сохранения и управления полярными экосистемами.
Ученые предупреждают о глобальных последствиях
Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять возможные более широкие последствия, которые изменения в арктических водах могут оказать на морские популяции в других частях мирового океана, включая Северную Атлантику. В исследовании приняли участие ученые из Норвежского полярного института, Шотландской ассоциации морских наук, Технического университета Дании и Института Альфреда Вегенера в Германии.
Марта Сантос-Гарсия, аспирант Школы геологических наук Эдинбургского университета и соруководитель исследования, сказала, что в течение многих лет считалось, что потеря морского льда в Северном Ледовитом океане приведет к увеличению роста фитопланктона, поскольку больше солнечного света достигнет поверхностных вод. Однако результаты показывают, что это соотношение изменилось. Северный Ледовитый океан, похоже, превратился из системы, в основном ограниченной светом, в систему, все более ограниченную наличием нитратов, что имеет далеко идущие последствия для морских экосистем, пищевых сетей и роли Арктики в климате Земли.
Профессор Раджа Ганешрам из Школы геологических наук Эдинбургского университета, который руководил исследованием на протяжении последних двух десятилетий, добавил, что сообщаемые изменения указывают на то, что экосистема Северного Ледовитого океана пережила переломный момент примерно в 2009 году. Он подчеркнул, что необходимо внимательно следить за тем, как эти изменения распространяются через пищевую сеть, поскольку они имеют глубокие последствия, в том числе для коммерческого рыболовства в северной части Атлантического океана.