Группа учёных завершила многолетнее исследование Чёрного моря. Работа, опубликованная в журнале Progress in Oceanography, анализирует 25-летний период спутниковых наблюдений и опровергает научные представления, господствовавшие последние десятилетия. Об исследовании сообщает Минобрнауки РФ.
Виновата «Зелёная революция»
Проблема массового размножения морских водорослей, так называемых цветений, приобрела глобальные масштабы приблизительно с 1970-х. В результате «Зелёной революции» в сельском хозяйстве повсеместно стали использовать минеральные удобрения. Они попадали в речные стоки и поступали в огромных количествах в моря.
Для Чёрного моря последствия оказались катастрофическими: в конце 1980-х — начале 1990-х произошёл экологический коллапс, запасы промысловых рыб хамсы и шпрота резко упали, на обширных участках шельфа исчезли донные организмы, разрушились уникальные морские экосистемы.
«В принципе, „цветение“ водорослей является естественным процессом, известным с древних времён, и это явление не доставляло особых беспокойств человечеству. Но приблизительно с начала 70-х годов прошлого столетия в Чёрное море стало поступать не просто большое, а огромное количество питательных веществ для водорослей — фосфатов и нитратов. Естественно, это привело к значительному росту частоты и интенсивности „цветений“ водорослей, и с этого момента они стали проблемой для человека», — объясняет руководитель исследования, старший научный сотрудник Морского гидрофизического института РАН, доктор биологических наук Олег Юнев.
До недавнего времени изучение этого явления в глубоководной части Черного моря было крайне затруднено — корабельные экспедиции редки и не могут охватить всю акваторию, а вероятность случайно зафиксировать кратковременные «цветения» практически равна нулю. Выходом стало использование спутниковых данных, позволяющих следить за концентрацией хлорофилла-а — зелёного пигмента водорослей, который традиционно считался приемлемым индикатором их биомассы.
На основе этих данных в последние десятилетия сформировалось устойчивое представление о том, что в глубоководной части Чёрного моря происходят два характерных «цветения». Основное бывает в феврале-марте, менее выраженное — в ноябре.
Биомасса водорослей в сентябре увеличивается в три раза
Но оказалось, что концентрация хлорофилла-а не всегда является индикатором реальной биомассы водорослей. Соотношение между массой фитопланктона и содержанием этого пигмента сильно меняется в зависимости от сезона, видового состава, освещённости и доступности питательных веществ. Зимой это соотношение в Чёрном море может быть в 3-6 раз ниже, чем летом.
Чтобы получить истинную картину, исследователи впервые конвертировали многолетние спутниковые данные по хлорофиллу-а в биомассу фитопланктона, используя сезонные коэффициенты пересчёта. Они были получены из натурных измерений. Кроме того, была применена специальная компьютерная программа, разработанная датским учёным Якобом Карстенсеном, она позволяет статистически обоснованно выделять случаи «цветений» из общего массива данных.
Результаты впечатлили учёных: оказывается, пик биомассы фитопланктона и его «цветения» приходится не на зиму и весну, как считали раньше, а на сентябрь. В это время, когда на курортах наступает бархатный сезон, биомасса водорослей увеличивается в три раза. «Цветения» регулярно происходят с августа по ноябрь.
Новые данные позволили пересмотреть и механизмы, способствующие «цветениям». Выяснилось, что причина — в уникальных (среди морского фитопланктона) свойствах крупных диатомовых водорослей, преобладающих в глубоководной части Черного моря в летне-осенние месяцы. Эти микроорганизмы способны накапливать нитраты на глубинах и возвращаться в освещённый поверхностный слой, где и происходит их интенсивное развитие («цветение»).
Из-за потепления сформировался новый режим
Исследование также показало, как кардинально изменилась экосистема Чёрного моря за последние 60 лет. До 1970-х биомасса фитопланктона в глубоководной части моря была круглый год низкой и «цветений» водорослей в поверхностном слое не было. Затем в регионе похолодало, и наблюдались как осенние, так и зимне-весенние «цветения». В современный период поступление биогенных веществ в море с берега снизилось, а климат стал теплеть, в результате сформировался новый режим, только с осенними «цветениями».
Результаты проведённого исследования важны для мониторинга состояния морских экосистем, прогнозирования изменений в условиях продолжающегося потепления климата и правильной интерпретации спутниковых данных. Методология может быть применена для изучения других морских регионов, где спутниковые наблюдения являются основным источником информации о состоянии фитопланктона.
Теперь учёные хотят разработать алгоритмы для прямого определения биомассы фитопланктона по спутниковым данным. Это позволит существенно повысить точность экологического мониторинга и лучше понять, как реагируют морские экосистемы на глобальные изменения окружающей среды.
Подписывайтесь на АиФ в  MAX
|
