Версия для печати

Атмосферные циклоны могут вызывать аномальное «цветение» кокколитофорид

Ученые выяснили, что экстремальные атмосферные циклоны влияют на возникновение и динамику «цветений» морских одноклеточных водорослей – кокколитофорид — усиливая ее. Кокколитофориды способствуют эффективному изъятию углерода из атмосферы Земли. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в журнале Biogeosciences.

Кокколитофориды Emiliania huxleyi — одни из наиболее распространенных видов фитопланктона Черного моря. Эти водоросли активно участвуют в обмене углерода между океаном и атмосферой, и служат важным звеном поглощения неорганического углерода.

Ученым Морского гидрофизического института РАН впервые удалось на основе спутниковых измерений исследовать механизмы влияния квазитропических циклонов на возникновение интенсивных «цветений» кокколитофорид. Тропический циклон — это тип циклона, который возникает над теплой морской поверхностью и сопровождается мощными грозами, выпадением ливневых осадков и ветрами штормовой силы. Обычно подобные явления наблюдаются в районах от 30 градусов северной широты до 30 градусов южной широты, но иногда их можно заметить в более высоких широтах — тогда они называются квазитропическими.

Интенсивное «цветение» кокколитофорид зарегистрировали в сентябре-октябре 2005 года. Его причиной послужил неожиданно сильный квазитропический атмосферный циклон, действовавший 25-27 сентября 2005 года в юго-западной части Черного моря. Заметить его удалось благодаря температурной аномалии. Сотрудники отдела дистанционных методов исследования Морского гидрофизического института увидели, что температура воды в юго-западной части моря составляла около 10 градусов Цельсия, в то время как в окружающих водах — 25 градусов Цельсия.

«Циклон вызвал интенсивный подъем глубинных вод. Кроме этого, действие циклона привело к резкому усилению Основного черноморского течения и развитию субмезомасштабных вихревых структур на его периферии. Эти структуры способствовали кросс-шельфовому обмену и переносу богатых биогенными веществами вод, что вызвало первоначальное развитие кокколитофорид», – объясняет Елена Кубрякова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Морского гидрофизического института РАН.

Через две недели «цветение» сместилось в область интенсивного подъема вод в центр западного круговорота, где просуществовало более месяца. Под действием течений область «цветения» переместилась далеко на восток – и «цветение» кокколитофорид охватило всю южную часть моря.

«Ожидалось, что «цветение» кокколитофорид начнется в центре циклона, но оно началось на его периферии. Из-за действия циклона значения яркости вод в октябре были в 5-10 раз выше обычных и даже выше, чем в период стандартного «цветения» кокколитофорид, которое типично наблюдается в мае-июне. С 2005 года больше таких аномальных интенсивных вихрей мы не наблюдали», — рассказывает Сергей Станичный, кандидат физико-математических наук, заведующий отделом дистанционных методов исследования, старший научный сотрудник Морского гидрофизического института РАН.

Процессы, вызываемые циклонами, могут оказывать большое влияние на развитие этого вида фитопланктона и в других районах Мирового океана (в Баренцевом море, в Южном океане), а также значительно влиять на всю трофическую цепочку, т.е. и на высшие звенья пищевой цепи. Наблюдения, полученные со спутниковых измерений, будут дополнены с помощью экспедиционных данных.

«В рамках гранта РНФ планируются несколько выходов на научном судне для того, чтобы уже на основе полевых данных исследовать, как меняется структура фитопланктонного сообщества, какие виды развиваются наиболее быстро, после действия сильных ветров, определить, почему это происходит», – уточнил Арсений Кубряков, кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией инновационных методов и средств океанологических исследований Морского гидрофизического института РАН.

Эта работа является дополнением к ранее опубликованным статьям в журнале Journal of Marine Systems о зимнем «цветении» кокколитофорид в Черном море и аномальном летне-осеннем цветении фитопланктона в Черном море в 2015 году. Ученые Морского гидрофизического института на примере Черного моря разрабатывают теоретические схемы и закономерности влияния квазитропических циклонов на функционирование морских экосистем. После соответствующей адаптации эти разработки могут быть использованы и в других районах Мирового океана, включая моря России.

Рисунок 1: Сверху – спутниковый снимок циклона, сделанный инструментом MODIS-Aqua в видимом диапазоне от 27 сентября 2005 года. Снизу – карта температуры поверхности моря от 29 сентября 2005 года, на которой хорошо видно, что циклон вызвал подъем холодных вод с глубины на поверхность.

Рисунок 2: Emiliania huxleyi под микроскопом. Источник: Alison R. Taylor