Неравное дыхание планеты: суша зеленеет, а океан угасает

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change, выявило глобальную тенденцию, которая одновременно вселяет надежду и вызывает тревогу. В период с 2003 по 2021 год фотосинтез – процесс, благодаря которому растения преобразуют солнечный свет в энергию, – на суше заметно усилился. Однако этот рост был частично сведен на нет слабым, но устойчивым снижением фотосинтетической активности морских водорослей.

В основе практически всей жизни на Земле лежат фотосинтезирующие организмы. Они улавливают углерод из атмосферы и превращают его в органическое вещество, формируя фундамент пищевых цепочек. Однако они также и выделяют углерод в процессе, схожем с дыханием. Разница между поглощенным и выделенным углеродом называется чистой первичной продукцией. «Чистая первичная продукция – это мера энергии, которую фотосинтезирующие организмы делают доступной для поддержания почти всей остальной жизни в экосистеме», – поясняет Юлонг Чжан из Университета Дьюка, ведущий автор исследования.

Чтобы получить комплексную картину, ученые впервые за два десятилетия объединили данные по суше и океану. С помощью спутниковых наблюдений они отслеживали «зеленость» планеты – показатель обилия хлорофилла. Эти данные, совмещенные с информацией о температуре, освещенности и доступности питательных веществ, позволили оценить чистую первичную продукцию в глобальном масштабе. «Чтобы оценить здоровье планеты, необходимо рассматривать сушу и море как единое целое», – подчеркивает соавтор исследования Николя Кассар.

Результаты анализа шести различных наборов спутниковых данных показали, что продуктивность наземных экосистем росла со скоростью 0,2 миллиарда тонн углерода в год. Эта тенденция была особенно заметна в умеренных и северных широтах. В то же время продуктивность океана снижалась примерно на 0,1 миллиарда тонн углерода в год, причем наиболее сильное падение наблюдалось в тропических и субтропических водах, особенно в Тихом океане. В итоге, благодаря доминирующему вкладу суши, общая чистая продукция планеты все же незначительно выросла.

Ученые связывают эти разнонаправленные тренды с глобальным потеплением. «Смещение в сторону большей продуктивности на суше в основном связано с растениями в высоких широтах, где потепление продлило вегетационный период, а также с расширением лесов и интенсификацией сельского хозяйства в умеренных зонах», – говорит соавтор Вэньхун Ли. В океане же потепление имело обратный эффект. «Повышение температуры морской поверхности, вероятно, снизило продуктивность фитопланктона. Более теплые воды образуют слой на поверхности, который мешает перемешиванию и подъему питательных веществ из глубин», – добавляет Кассар.

Несмотря на то, что общий рост обеспечила суша, именно океан определял годовые колебания продуктивности, особенно во время сильных климатических явлений, таких как Эль-Ниньо и Ла-Нинья. «Мы заметили, что первичная продукция океана гораздо сильнее реагирует на эти циклы, чем наземная», – отмечает соавтор исследования Шинэн Ху. По его словам, серия явлений Ла-Нинья частично ответственна за изменение тренда в океане после 2015 года, что подчеркивает особую уязвимость морских экосистем к будущим климатическим колебаниям.

Исследование показывает, насколько важна роль наземных экосистем в компенсации потерь в океане. Однако продолжающееся снижение продуктивности в тропических и субтропических водах, наряду со стагнацией на суше в тропиках, подрывает основу местных пищевых сетей. Это может иметь каскадные последствия для биоразнообразия, рыболовства и экономики целых регионов. Со временем эти нарушения могут также ослабить способность тропиков поглощать углерод, что лишь усилит последствия глобального потепления. Ключевой вопрос, по мнению ученых, остается открытым: как долго наземные экосистемы смогут компенсировать потери в океане.