На дне океана нашли кражу века: углерод исчезает под давлением, и это меняет всё

Глубины океана скрывают неожиданный механизм перераспределения углерода. Оказалось, что падающие на дно скопления мертвых морских организмов теряют значительную часть своих питательных веществ под воздействием высокого давления. Это открытие меняет представления о том, как углерод перемещается и хранится в океане. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Давление, которое меняет химию океана

Ученые установили, что при погружении на глубину от двух до четырех миль частицы так называемого "морского снега" теряют до 50% содержащегося в них углерода и до 63% азота. Эксперименты проводились в специальных резервуарах с регулируемым давлением, имитирующих условия глубоководья. Руководил работой Петер Штиф из Университета Южной Дании.

По мере увеличения гидростатического давления клетки водорослей и других организмов внутри частиц, вероятно, повреждаются. Это приводит к высвобождению растворенных органических соединений в окружающую морскую воду.

В результате значительная часть питательных веществ не достигает морского дна в твердом виде, а остается в толще воды, влияя на распределение углерода в океане так же существенно, как и другие механизмы, формирующие углеродный цикл.

Что такое "морской снег"

Океанографы называют "морским снегом" рыхлые хлопья органических остатков, состоящие из мертвых организмов, фрагментов планктона и липких биологических частиц. Эти агрегаты формируются в верхних слоях океана и постепенно оседают под действием гравитации, перенося углерод из освещенной зоны в темные глубины.

Долгое время считалось, что глубоководные районы относительно бедны питательными веществами. Однако утечка растворенного органического вещества по пути вниз может служить дополнительным источником энергии для микробов, свободно плавающих в воде.

Всплеск активности микробов

После высвобождения соединения превращаются в растворенное органическое вещество — форму, которую микроорганизмы легко усваивают. В лабораторных условиях численность бактерий в воде, обогащенной такой утечкой, увеличилась примерно в 30 раз всего за два дня. Одновременно возросло потребление кислорода, что свидетельствует об активном разложении органики.

Это означает, что глубоководные микробы способны быстро реагировать на поступление свежих сахаров и белков. Таким образом, падающие частицы становятся не только транспортом углерода к дну, но и промежуточным источником питания в толще воды — процессом, который может влиять на состояние морских экосистем, подобно тому как морские вирусы поддерживают кислородный слой в океане.

Последствия для углеродного цикла

Если значительная доля углерода растворяется до достижения дна, то меньшее его количество захоранивается в осадочных породах на геологические эпохи. Вместо миллионов лет хранения часть углерода может оставаться в глубинных водах сотни или тысячи лет, где медленное перемешивание ограничивает его контакт с атмосферой.

"Это важно для понимания климатических процессов и для совершенствования будущих моделей", — сказал Штиф.

Сейчас компьютерные модели чаще рассматривают оседающие частицы как твердые образования и могут не учитывать зависимую от давления утечку. Добавление этого механизма способно изменить расчеты распределения кислорода и времени хранения углерода в океане.

Что дальше

Исследование проводилось на диатомовых водорослях, выращенных в лаборатории, поэтому ученым предстоит проверить, происходит ли аналогичная утечка у других групп планктона. Планируются полевые наблюдения, которые помогут определить, насколько часто этот процесс проявляется в реальных условиях.

Если утечка, вызванная давлением, подтвердится в открытом океане, это может повлиять на оценку роли глубоководных экосистем и уточнить климатические прогнозы. Понимание того, где именно и на какой срок задерживается углерод, остается ключевым элементом в изучении глобального климата.