Морской лед является важнейшим индикатором изменений климата Земли. Новое открытие исследователей из Университета Брауна может дать ученым новый способ реконструировать изобилие морского льда и информацию о его распределении из древнего прошлого, что может помочь в понимании антропогенного изменения климата, происходящего сейчас.

В исследовании, опубликованном в Nature Communications, исследователи показывают, что органическая молекула, часто встречающаяся в высокоширотных океанских отложениях, известная как тетра-ненасыщенный алкенон (C37:4), производится одним или несколькими ранее неизвестными видами ледяных водорослей. По мере того как концентрация морского льда уменьшается и уменьшается, то же самое происходит и с водорослями, связанными с ним, а также с молекулами, которые они оставляют.

"Мы показали, что эта молекула является сильным посредником для концентрации морского льда", - сказала Карен Ванг, аспирантка Университета Брауна и ведущий автор исследования. "Изучение концентрации этой молекулы в отложениях разного возраста может позволить нам реконструировать концентрацию морского льда во времени."

Другие типы молекул алкенона использовались в течение многих лет в качестве прокси для температуры поверхности моря. При различных температурах водоросли, живущие на поверхности моря, производят различное количество алкенонов, известных как С37:2 и С37:3. Ученые могут использовать соотношения между этими двумя молекулами, найденными в морских отложениях, чтобы оценить прошлую температуру. C37: 4-предмет этого нового исследования-долгое время считался проблемой для измерения температуры. Он обнаруживается в отложениях, взятых ближе к Арктике, отбрасывая соотношение С37:2/С37:3.

"Это было главным образом то, чем был известен алкенон C37:4—сбрасывание температурных соотношений",-сказал Юнсон Хуан, главный исследователь проекта, финансируемого Национальным научным фондом, и профессор кафедры земли, окружающей среды и планетологии Брауна. - Никто не знал, откуда он взялся и пригодился ли вообще. У людей были какие-то теории, но никто не знал наверняка."

Чтобы выяснить это, исследователи изучили образцы донных отложений и морской воды, содержащие С37: 4, взятые из ледяных пятен вокруг Арктики. Они использовали передовые методы секвенирования ДНК для идентификации организмов, присутствующих в образцах. В результате этой работы были получены ранее неизвестные виды водорослей из отряда Isochrysidales. Затем исследователи культивировали эти новые виды в лаборатории и показали, что они действительно были теми, кто производил исключительно высокое обилие C37:4.

Следующим шагом было выяснить, могут ли молекулы, оставленные этими обитающими во льду водорослями, быть использованы в качестве надежного источника морского льда. Для этого исследователи изучили концентрацию С37: 4 в кернах отложений из нескольких мест Северного Ледовитого океана вблизи современных границ морского льда. В недавнем прошлом морской лед в этих местах, как известно, был очень чувствителен к региональным колебаниям температуры. Эта работа показала, что самые высокие концентрации С37:4 наблюдались, когда климат был самым холодным и лед был на пике. Самые высокие концентрации относились к младшему-Дриасу, периоду очень холодных и ледяных условий, который произошел около 12 000 лет назад. Когда климат был самым теплым и лед ослабевал, C37:4 был редким, как показали исследования.

"Корреляции, которые мы обнаружили с этим новым прокси, были намного сильнее, чем другие маркеры, которые люди используют", - сказал Хуан, научный сотрудник Института окружающей среды и общества Брауна. "Никакая корреляция не будет идеальной, потому что моделирование морского льда-это грязный процесс, но это, вероятно, примерно так же сильно, как вы собираетесь получить."

И этот новый прокси имеет некоторые дополнительные преимущества перед другими, говорят исследователи. Еще один метод реконструкции морского льда включает поиск ископаемых остатков другого вида водорослей, называемых диатомовыми. Но этот метод становится менее надежным в более отдаленном прошлом, потому что ископаемые молекулы могут деградировать. Молекулы, подобные C37: 4, как правило, более надежно сохраняются, что делает их потенциально лучше для реконструкции в течение длительного времени, чем другие методы.

Исследователи планируют продолжить изучение этих новых видов водорослей, чтобы лучше понять, как они внедряются в морской лед и как они производят это алкеноновое соединение. Водоросли, по-видимому, живут в рассольных пузырьках и каналах внутри морского льда, но они также могут цвести сразу после таяния льда. Понимание этой динамики поможет исследователям лучше откалибровать C37: 4 в качестве прокси морского льда.

В конечном счете исследователи надеются, что новый прокси-сервер позволит лучше понять динамику морского льда во времени. Эта информация улучшит модели прошлого климата, что позволит лучше прогнозировать будущие изменения климата.

ИСТОЧНИК