Новое исследование с участием профессоров Ратгерского университета показало, что ожидаемые экстремальные изменения в индийском летнем муссоне могут резко подорвать способность Бенгальского залива поддерживать важнейший элемент продовольственного снабжения региона – морскую жизнь.

Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, было проведено учеными из Ратгерского университета, Аризонского университета и их коллегами из Индии, Китая и Европы. Чтобы прийти к своим выводам, ученые изучили, как муссон, приносящий сильные дожди на Индийский субконтинент, влиял на морскую продуктивность Бенгальского залива на протяжении последних 22 000 лет.

Хотя Бенгальский залив занимает менее 1% площади Мирового океана, он обеспечивает почти 8% мирового вылова рыбы. Его прибрежные воды поддерживают густонаселенные регионы, которые сильно зависят от морских ресурсов для пропитания и обеспечения средств к существованию.

Яир Розенталь, заслуженный профессор Ратгерского университета и соавтор исследования, поясняет, что миллионы людей, живущих вдоль побережья Бенгальского залива, зависят от моря как источника белка, особенно от рыболовства. Продуктивность этих вод – способность океана поддерживать рост планктона – является основой морской пищевой цепи. Если продуктивность океана снижается, это сильно влияет на экосистему, в конечном итоге сокращая рыбные запасы и угрожая продовольственной безопасности прибрежных сообществ.

Муссон необходим для обеспечения региона пресной водой, однако исследователи обнаружили, что как чрезвычайно сильные, так и чрезвычайно слабые муссонные периоды на протяжении веков вызывали значительные нарушения – сокращение на 50% доступной пищи для морской жизни у поверхности. Это происходило потому, что такие экстремальные условия препятствовали перемешиванию между глубинными и поверхностными зонами океана, не позволяя питательным веществам достигать верхнего слоя, где процветает морская жизнь.

Поскольку ожидается, что изменение климата сделает муссон более интенсивным и изменчивым, а эти крайности будут провоцировать расслоение (стратификацию) океанских слоев, производство продовольствия в Бенгальском заливе может оказаться под угрозой, сообщают исследователи.

Чтобы понять, как индийский летний муссон и продуктивность океана менялись со временем, ученые изучили ископаемые раковины фораминифер – крошечных одноклеточных планктонных организмов, которые строят раковины из карбоната кальция. Эти раковины сохраняют информацию об окружающей среде, в которой они росли, действуя как природные регистраторы прошлых океанических и климатических условий.

Геоученый Каустубх Тхирумалай, доцент Аризонского университета и ведущий автор исследования, рассказывает, что анализ химического состава раковин и отслеживание численности определенных видов, процветающих в продуктивных водах, позволил реконструировать долгосрочные изменения в количестве осадков, температуре океана и морской жизни в Бенгальском заливе. Эти химические сигналы помогли понять, как муссон и условия океана реагировали на глобальные изменения климата за последние 22 000 лет.

Исследованные донные отложения были извлечены со дна океана учеными на борту научно-исследовательского судна JOIDES Resolution, финансируемого Национальным научным фондом США, в рамках Международной программы исследования океана International Ocean Discovery Program.

Исследователи обнаружили, что продуктивность вод Бенгальского залива резко падала в периоды очень слабых муссонов, таких как стадиал Хайнриха 1 (значительно холодный период между 17 500 и 15 500 лет назад), и очень сильных муссонов, например, в раннем голоцене (период быстрого потепления и подъема уровня моря из-за таяния ледников примерно 10 500–9 500 лет назад).

Количество муссонных осадков контролирует объем речного стока в Бенгальский залив. Пресная вода существенно меняет океанографические условия и влияет на цикл питания рыбы и планктона. Когда муссонные дожди слишком интенсивны, слой пресной воды может «запечатать» поверхность океана, блокируя поступление питательных веществ снизу. Без них рост планктона падает, а с ним и вся пищевая цепочка, включая рыбу. Более слабые муссоны также подавляют доставку питательных веществ, уменьшая океаническую циркуляцию и ветровое перемешивание.

Тхирумалай подтверждает, что обе крайности угрожают доступности морских ресурсов.

Сравнивая древние закономерности с современными данными об океане и модельными прогнозами, исследователи обнаружили тревожную параллель: будущие сценарии прогнозируют более теплые поверхностные воды и более сильный пресноводный сток – условия, соответствующие прошлым интервалам, когда морская продуктивность резко падала. Риск усугубляется тем, что будущие ветры могут оказаться недостаточно сильными, чтобы противодействовать стратификации, подавляющей перемешивание.

Изучение прошлых климатических закономерностей помогает ученым понять, как взаимосвязанные компоненты и процессы, составляющие физическую Землю, включая ее атмосферу и биосферу, влияют на климат, окружающую среду и все организмы в долгосрочной перспективе.

Розенталь заключает, что выявленная взаимосвязь между муссонами и биологией океана в Бенгальском заливе дает реальные доказательства того, как морские экосистемы реагировали на потепление и изменения муссонов в прошлом и могут реагировать в будущем. Эти знания могут помочь уточнить прогнозы и обосновать устойчивое управление рыболовством и прибрежными ресурсами по мере ускорения последствий изменения климата.

Кайсюань Бу, научный сотрудник-ассистент кафедры морских и прибрежных наук Ратгерского университета в Нью-Брансуике, также внес вклад в это исследование.