Отступающие ледники могут лишить океан питательных веществ

Мутная, насыщенная осадками талая вода ледников – ключевой источник питательных веществ для океанской жизни. Однако новое исследование показывает, что по мере сокращения и отступления ледников из-за изменения климата их талая вода может становиться менее питательной.

Исследование, проведенное учеными из Института океанографии Скриппса при Калифорнийском университете в Сан-Диего, установило, что талая вода быстро отступающего ледника на Аляске содержала значительно более низкие концентрации железа и марганца в формах, которые могут легко усваиваться морскими организмами, по сравнению с соседним стабильным ледником. Эти металлы, дефицитные во многих частях океана, включая высокопродуктивный залив Аляска, являются незаменимыми микроэлементами для фитопланктона – микроорганизмов, составляющих основу большинства морских пищевых цепей.

Выводы, опубликованные в журнале Nature Communications, основаны на изучении всего двух ледников на Аляске, но они предполагают, что вызванное изменением климата отступление ледников может изменить их роль в снабжении океана питательными веществами. «Если мы сможем подтвердить эти результаты в других местах, последствия выйдут за рамки нашего научного понимания ледников, – говорит соавтор исследования, геохимик Сара Ааронс. – Это может повлиять на продуктивность действительно значимых морских экосистем, что будет иметь долгосрочные последствия для состояния крупных рыболовных промыслов».

Когда ледники движутся по скальному основанию, часть измельченной породы и отложений попадает в океан с ледниковым стоком. Эти осадки служат важным источником микроэлементов, таких как железо и марганец, для прибрежных морских экосистем на Аляске, в Антарктиде, Гренландии и других высокоширотных регионах. Эти вещества стимулируют рост фитопланктона, который образует основу морской пищевой цепи и поглощает тонны углекислого газа, вызывающего потепление планеты.

Для изучения этого процесса исследователи в мае 2022 года отправились к двум соседним фьордам на полуострове Кенай на Аляске. В каждом фьорде есть ледник, но один из них стабилен, а другой с 1950 года отступил примерно на 15 километров. Важно, что, поскольку ледники расположены близко друг к другу, они движутся по одному и тому же скальному основанию. Это позволило в рамках естественного эксперимента выявить влияние отступления ледника на содержание питательных веществ.

Команда собрала образцы поверхностной воды, взвешенных осадков и материала айсбергов со стабильного ледника Айалик и отступающего ледника Нортвестерн. Анализ химического состава образцов был сосредоточен на металлах, включая марганец и железо, а также на фосфоре – еще одном ключевом питательном элементе. Было также определено, находятся ли эти элементы в химических формах, делающих их биодоступными, то есть способными усваиваться живыми организмами.

Несмотря на то, что оба ледника размывали одну и ту же коренную породу, команда обнаружила поразительные различия в их осадочных шлейфах. Осадки стабильного ледника Айалик содержали около 18% железа и 26% марганца в биодоступных формах. В отложениях отступающего ледника Нортвестерн доля биодоступного железа была ниже – 13%, а марганца – 14–15%.

Отложения отступающего ледника несли на себе следы интенсивного химического выветривания и истощения химически активных металлов. По мнению исследователей, это говорит о том, что талой воде и осадкам отступившего вглубь суши ледника требуется больше времени, чтобы достичь океана. Это увеличивает возможности для химических взаимодействий, которые могут преобразовывать железо и марганец в менее биодоступные состояния.

«Чем дольше вода контактирует с породой или отложениями, тем больше происходит химического разрушения или выветривания, – говорит Ааронс. – Таким образом, отступающий ледник может поставлять в океан больше осадков, но с более низкими концентрациями биодоступных питательных веществ, таких как железо, из-за более интенсивного выветривания». С этой точки зрения, размытая порода, поступающая в океан от стабильного ледника, является «более свежей» и содержит больше питательных веществ, поскольку меньше времени взаимодействовала с водой.

Большинство оканчивающихся в океане ледников по всему миру теряют лед по мере прогрессирования изменения климата. Если закономерности, наблюдаемые в этих двух фьордах Аляски, окажутся характерными и для других ледников, последствия могут быть значительными. Это особенно актуально для таких регионов, как залив Аляска и Южный океан, где железо является дефицитным питательным веществом и которые поддерживают продуктивные рыболовные промыслы.

«Мы видим очень четкие геохимические различия между этими двумя ледниковыми системами, которые мы связываем с их состоянием отступления, – отмечает ведущий автор исследования Кифер Форш. – Однако это лишь снимок двух ледников в одном регионе. Чтобы понять, сохраняются ли эти закономерности для ледников в других частях мира с другими типами коренных пород и на разных стадиях отступления, потребуются дополнительные исследования». Ученые предполагают, что будущая работа должна быть сосредоточена на анализе осадков талых вод множества ледниковых систем, чтобы уточнить, можно ли использовать полученные результаты для прогнозирования реакции экосистем на продолжающееся отступление ледников во всем мире.