Исследователи из двух структур Российской академии наук — Морского гидрофизического института и Института биологии южных морей им. А. О. Ковалевского вместе с группой датских ученых сделали важное открытие в области океанологии. Они выяснили, что сезонность размножения фитопланктона в Черном море оказалась совершенно иной, чем предполагалось ранее. Результаты работы были опубликованы в журнале Progress in Oceanography.
«Цветение» водорослей — естественный процесс, известный с древних времен, и это явление не доставляло особых беспокойств человечеству. Но приблизительно с начала 70-х годов прошлого столетия в Черное море стало поступать не просто большое, а огромное количество питательных веществ для водорослей — фосфатов и нитратов. Естественно, что это привело к значительному росту частоты и интенсивности цветений, и с этого момента они стали проблемой для человека.
Изучать внезапное размножение водорослей в глубоких водах Черного моря было сложно. Корабли редко ходят в эти места, и им трудно охватить большую территорию. А случайно наткнуться на такое мимолетное явление почти невозможно. Решением для ученых стало использование спутников. Они могут часто измерять количество хлорофилла-а (вещества, которое делает водоросли зелеными и показывает, сколько их) и следить за изменениями на больших участках моря.
Проанализировав спутниковые данные за последние годы, исследователи пришли к выводу, что в глубоких водах Черного моря обычно бывает два периода активного роста водорослей. Этому способствуют питательные вещества, поднимающиеся из глубин благодаря перемешиванию воды зимой. Первый пик роста происходит зимой и весной (в феврале-марте), а второй — осенью (в ноябре).
Ученые усомнились в том, что можно точно оценивать количество водорослей, просто измеряя количество хлорофилла-а. Проблема в том, что количество зеленого пигмента в водорослях не всегда соответствует их реальной массе. Это соотношение меняется в зависимости от времени года, того, какие именно водоросли растут, сколько света они получают и достаточно ли у них питательных веществ. Например, зимой в Черном море количество хлорофилла-а на единицу массы водорослей может быть в 3-6 раз меньше, чем летом.
Исследователи по-новому взглянули на спутниковые снимки за 25 лет (с 1998 по 2022 год). Вместо того, чтобы просто смотреть на уровень хлорофилла-а, они впервые пересчитали эти данные в реальную массу водорослей, учитывая сезонные изменения в соотношении хлорофилла и биомассы. Оказалось, что главный пик роста водорослей происходит не зимой и весной, а в сентябре, когда их масса увеличивается в 3 раза. В целом эти цветения регулярно наблюдаются с августа по ноябрь, особенно часто в те годы, когда вода в море слабо разделена на слои по температуре.
Новые результаты заставили ученых по-другому взглянуть на то, почему в глубоких водах Черного моря так активно растут водоросли. Они считают, что дело не только в питательных веществах, которые поднимаются со дна зимой. Главную роль в этом процессе играют особые свойства крупных диатомовых водорослей, которые преобладают в этой части моря. Эти водоросли умеют запасать нитраты внутри клеток, что позволяет им преодолевать ослабевающий к осени температурный барьер в воде. Они берут питательные вещества на глубине и поднимаются ближе к поверхности, где есть свет, чтобы быстро расти и цвести. Кроме того, росту водорослей может помогать азот из воздуха, который усваивают живущие внутри диатомей цианобактерии.
Ученые подчеркивают, что эти новые выводы очень важны для слежения за здоровьем морских экосистем. Они также позволяют прогнозировать, как будут меняться экосистемы из-за глобального потепления, и правильно понимать данные, полученные со спутников. Разработанный метод анализа можно использовать и в других частях океана, где спутниковые данные — основной способ изучения состояния водорослей.
Ранее Наука Mail сообщала о том, как исследуются водоросли на Дальнем Востоке.
