Когда дым от лесных пожаров в Австралии в 2019-2020 годах поднялся над Южным океаном, богатые железом частицы, которые он оседал в океане, вызвали цветение водорослей, превышающее размеры Австралии, и это оказало быстрое и длительное воздействие на морскую экосистему Южного океана и ее углеродный цикл.

В новом исследовании, проведенном Институтом морских и антарктических исследований (IMAS), ученые обнаружили, что железо, полученное в результате разрушительных лесных пожаров, было переработано внутри цветка, что позволило ему выжить в течение беспрецедентных девяти месяцев. Неожиданное повышение содержания железа также вызвало отчетливые физиологические реакции в клетках фитопланктона, которые являются микроскопическими "дрейфующими растениями" в основе пищевой цепи океана.

"Южный океан играет жизненно важную роль в глобальном круговороте углерода и отвечает за почти половину ежегодного переноса углерода из поверхностных вод в океанскую пучину", - сказал кандидат наук IMAS и ведущий автор Якоб Вайс.

"Фитопланктон играет ключевую роль в этом переносе посредством процесса, называемого биологическим углеродным насосом океана, который захватывает и переносит углерод в глубины океана в результате погружения океанических растений и животных.

"Проблема в том, что фитопланктону для процветания необходимо железо, а Южный океан испытывает дефицит этого важнейшего микроэлемента. Таким образом, его биологический углеродный насос не так эффективен, как мог бы быть, и именно здесь в игру вступают пепел лесных пожаров и пыль пустыни", — сказал Якоб.

"Мы знаем, что пепел лесных пожаров и минеральная пыль богаты железом, и, как мы увидели после недавних лесных пожаров, рост фитопланктона стимулируется, когда эти частицы оседают на поверхности Южного океана. Но полное воздействие этого на морские экосистемы до сих пор не было измерено".

Интенсивное однократное оплодотворение, вызванное лесными пожарами в Австралии, дало ученым возможность изучить физиологическую реакцию фитопланктона на выбросы лесных пожаров и его способность выживать за счет собственного переработанного железа.

"Мы использовали наблюдения со спутников, чтобы изучить это, и обнаружили, что клетки фитопланктона стали богаче пигментами и эффективнее в фотосинтезе", - сказал Якоб. "Точно так же, как растения на суше, фитопланктон поглощает CO2 и производит кислород во время фотосинтеза — и когда этот процесс более эффективен, то же самое происходит и с биологическим углеродным насосом".

Химический океанограф и соавтор IMAS, профессор Занна Чейз, сказала, что реакции, выявленные исследовательской группой, могут быть напрямую связаны с выбросами лесных пожаров.

"Они ранее наблюдались в экспериментах по оплодотворению железом, проводимых во время исследовательских рейсов, а также после естественного оплодотворения пылью, вулканическим пеплом и железом, поднимающимися из глубин океана", - сказал профессор Чейз. "Цветение фитопланктона обычно длится не более нескольких недель, поэтому продолжительность этого цветения была поразительной и редко наблюдалась ранее в таких временных масштабах".

Исследовательская группа обнаружила, что цветение фитопланктона пережило лесные пожары почти на полгода, выдержав длительные периоды, когда железо поступало лишь эпизодически в результате выбросов лесных пожаров и минеральной пыли. "Железо, поддерживающее цветение, поступает в результате переработки железа, которая происходит, когда железо высвобождается обратно в воду, когда погибает клетка фитопланктона, чтобы быть поглощенным новыми клетками", - сказал профессор Чейз.

"Способность bloom повторно использовать свое собственное железо в течение столь длительного времени, вероятно, была обусловлена его огромными размерами, что замедлило потерю внутреннего переработанного железа по краям bloom — и этому способствовали случайные отложения золы и пыли".

Якоб сказал, что это событие показало, как быстро реагирует углеродный насос Южного океана, когда железо достигает его в больших количествах и распространяется по значительной площади.

"Важно отметить, что это подтверждает жизненно важную роль Южного океана и его растительной жизни в глобальном углеродном цикле", - сказал он.

Исследование было опубликовано в журнале Geophysical Research Letters.

ИСТОЧНИК