Таяние ледников Гренландии вызывает бурный рост фитопланктона в океане

Стремительное таяние ледников Гренландии приводит к высвобождению питательных веществ из океанских глубин, что, в свою очередь, провоцирует активный рост фитопланктона. Новое исследование, поддержанное NASA, подтвердило эту гипотезу с помощью передового компьютерного моделирования, воссоздавшего сложную динамику жизни и физических процессов в одном из фьордов. Понимание факторов, влияющих на развитие этих микроскопических организмов, имеет решающее значение, поскольку они поглощают углекислый газ и служат основой мирового рыболовства.

Ледяной щит Гренландии ежегодно теряет около 293 миллиардов тонн льда. Талая вода, будучи пресной и менее плотной, чем соленая морская вода, устремляется вверх, вынося на поверхность питательные вещества – железо и нитраты. Этот процесс, по сути, «удобряет» поверхностные воды, создавая идеальные условия для цветения фитопланктона, особенно летом, когда запасы питательных веществ после весеннего цветения уже истощены.

Эти микроскопические растительные организмы, несмотря на свой размер, являются титанами океанической пищевой цепи. Они обитают во всех океанах, от тропиков до полярных регионов, и служат пищей для криля и других мелких существ, которыми, в свою очередь, питаются рыбы и киты. Данные спутников NASA показали, что только за период с 1998 по 2018 год темпы роста фитопланктона в арктических водах выросли на 57%. Однако прямое изучение этого явления было затруднено из-за удаленности и суровых условий прибрежных районов Гренландии.

Для решения этой задачи ученые обратились к мощной океанической модели, разработанной в Лаборатории реактивного движения NASA и Массачусетском технологическом институте. Модель под названием Estimating the Circulation and Climate of the Ocean-Darwin, или ECCO-Darwin, анализирует миллиарды данных, собранных за последние три десятилетия с помощью кораблей и спутников – от температуры и солености воды до давления на морском дне. По словам Дастина Кэрролла, океанографа из Университета штата Сан-Хосе, ученые столкнулись с «классической проблемой» – необходимостью понять систему, скрытую подо льдом в удаленном регионе, и для этого им понадобилась уникальная компьютерная модель.

Используя суперкомпьютеры Исследовательского центра Эймса в Кремниевой долине, команда смоделировала взаимодействие биологии, химии и физики, сосредоточившись на фьорде у ледника Якобсхавн. Расчеты показали, что питательные вещества, поднятые талыми водами, способны увеличить летний рост фитопланктона в исследуемом районе на 15–40%.

Вопрос о том, станет ли увеличение количества фитопланктона благом для морских животных и рыболовства Гренландии, остается открытым. По прогнозам, таяние ледяного щита в ближайшие десятилетия ускорится, что повлияет на уровень моря, соленость прибрежных вод и всю экосистему. Исследователи отмечают, что пока изучили лишь одну ключевую систему, тогда как вокруг Гренландии насчитывается более 250 подобных ледников, и планируют расширить свои симуляции на все побережье.

Исследование также выявило двойственное влияние на углеродный цикл. С одной стороны, потоки талой воды изменяют химический состав моря, снижая его способность растворять углекислый газ. Однако этот негативный эффект компенсируется тем, что более обильные цветения фитопланктона поглощают больше CO₂ из атмосферы в процессе фотосинтеза.

«Мы создавали эти инструменты не для одного конкретного применения, – отметил ведущий автор Майкл Вуд. – Наш подход применим к любому региону, от Техасского залива до Аляски. Подобно швейцарскому ножу, мы можем использовать его для множества различных сценариев».