Крымские ученые по спутниковым измерениям обнаружили и
исследовали ежегодное зимнее цветение особого вида фитопланктона в Черном море —
кокколитофорид. Именно эти водоросли придают воде молочно-лазурный
оттенок, а после цветения образуют на дне известковые отложения, из которых и
состоит, например, школьный мел.
Возможная причина кроется в действии интенсивных штормов. Действие
сильных ветров помогает переносить питательные вещества из глубинных морских
слоев в верхний освещенный, что и вызывает цветение. Исследование проводилось при поддержке грантов Российского научного фонда. Статья опубликована в Journal of Marine Systems.
«Наблюдаемое в последнее время изменение климата приводит к
необходимости изучения процессов поглощения и выделения углекислого газа в
атмосфере Земли. Образование кокколит существенно влияет на углеродный цикл в
океане, преобразуя углекислый газ из атмосферы. Эти водоросли играют важную
роль в транспорте неорганического углерода и образовании донных осадков, что
приобретает особую значимость в связи с проблемой углекислотного загрязнения
атмосферы», — заключила одна из авторов работы Елена Кубрякова, младший научный
сотрудник Морского гидрофизического института РАН.
Одним из наиболее распространенных видов фитопланктона,
обитающего в Черном море, являются кокколитофориды вида Emiliania huxley. Эти водоросли имеют важную особенность: они
преобразуют углекислый газ в карбонат кальция, создавая вокруг себя скелет из
известняковых пластин — кокколит. Этот процесс значительно влияет на баланс
неорганического углерода, способствуя сокращению количества углекислого газа в
атмосфере. После цветения — периода активного размножения водорослей — кокколиты
оседают, образуя известковые отложения на дне океанов и морей, из которых
впоследствии и состоит, например, школьный мел.
Несмотря на то, что размер водорослей составляет всего
несколько микрометров, они изменяют оптические свойства вод, когда количество
клеток во время цветений достигает нескольких миллионов в литре. В это время
из-за сильного рассеяния света на кокколитах воды Черного моря приобретают
красивый молочно-лазурный оттенок, что позволяет наблюдать за такими цветениями
из космоса.
Наиболее сильные цветения кокколитофорид в различных регионах
Мирового океана обычно наблюдаются летом. Поэтому до сих пор ученые
фокусировались на исследовании механизмов, способствующих активному развитию
кокколитофорид именно в теплый период года. Считается, что важным фактором,
дающим преимущество кокколитофоридам по сравнению с другими водорослями,
является наличие кокколитов, которые защищают клетку от воздействия интенсивной
солнечной радиации.
Российские ученые из Морского гидрофизического института РАН
(Севастополь), используя многолетние спутниковые измерения и данные
погружающихся буев Bio-Argo с оптическими сенсорами, показали, что в Черном море
сильные цветения кокколитофорид наблюдаются и в осенне-зимний период. Авторы
соотнесли периоды активного размножения водорослей с условиями, которые могли
на них повлиять: температура, плотность воды, скорость ветра и другие.
Оказалось, что зимой резкий рост кокколитофорид обыкновенно наблюдается через
1-2 недели после интенсивных морских штормов. Действие сильных ветров
способствует переносу питательных веществ из глубинных морских слоев в верхний
освещенный, что и вызывает цветение.
Интересно, что высокая активность кокколитофорид
наблюдается обыкновенно во время ослабления цветений других видов
фитопланктона. Возможно, причина цветения кокколитофорид в холодный период года
связана с особой структурой кокколит, которые могут выполнять роль фотонных
кристаллов, позволяющих фокусировать свет в клетку в период низкой
освещенности, а также с тем, что зоопланктон неохотно поедает эти водоросли.
Картинка 1. Emiliania huxleyi под микроскопом.
Автор:
Alison R. Taylor (University of North Carolina Wilmington Microscopy Facility)
Картинка 2. Изображение со спутника Sentinel-2: зимнее
цветение кокколитофорид в восточной части Черного моря 21 января 2019 г.
Изображение обработано Алесей Медведевой (Морской гидрофизический институт РАН,
Севастополь)
Пресс-служба Российского научного фонда