7:40 пп - Вторник Апрель 13

Эти крошечные океанические существа необходимы для борьбы с изменением климата





Флуоресцентные изображения Crocosphaera Мар Бенавидес Автор предоставил

Океан забирает около одной трети CO₂ в атмосферу, смягчая изменение климата и делая возможной жизнь на Земле. Важная доля этого CO 2 удаляется благодаря фитопланктону, крошечным морским существам, которые используют свет для фотосинтеза, как растения или деревья на суше. Эти клетки фиксируют CO 2 чтобы накапливать биомассу и размножаться, и уносить ее в глубины океана, когда они умирают и тонут. Фитопланктон, таким образом, является основой морской пищевой цепи, и его продуктивность влияет не только на уровни CO 2 но также на улов рыбы и мировую экономику.

Так почему же фитопланктон остается незамеченным для большинства из нас, если они так важны? Попробуйте найти их при следующем посещении аквариума, возможно, вам придется нелегко. Большинство видов фитопланктона в 100 раз меньше, чем муравьи в вашем саду, а это значит, что вам понадобится действительно мощное увеличительное стекло (микроскоп!), Чтобы изучать их. Фитопланктон широко распространен от наших берегов до середины океана, и для ознакомления с ним требуется некоторое мореплавание.

Самаритяне океана

Фитопланктону, однако, необходим ключевой ингредиент, чтобы быть активным: азот. Так же, как удобрения или бобовые растения необходимы для выращивания сельскохозяйственных культур на суше, азот обеспечивает питательную ценность, необходимую фитопланктону для роста в океане. Получение достаточного количества азота в океане может быть затруднительным. Побережье получает азот через реки или восходящие потоки глубоких вод, богатых азотом, но большая часть океана слишком удалена, чтобы извлечь выгоду из этих источников.





Что еще хуже, поверхностный тропический океан теплый, что делает смешивание с глубокими и богатыми питательными веществами воды очень сложно. Эти «океанические пустыни» представляют собой большие продолжения чистой голубой воды, которые в совокупности составляют около 60% поверхности мирового океана. Как там без азота? К счастью, в этих пустынях существуют и другие крошечные существа, диазотрофы.

 

Диазотрофы приходят на помощь, выполняя геркулесовскую услугу: превращая инертный азот из воздуха в сочные азотистые формы, доступные фитопланктону. Эта трансформация требует больших затрат энергии для диазотрофов, чтобы в конечном итоге отдать этот азот сообществу. Диазотрофы — настоящие самаритяне океана.

На их решающую миссию, вероятно, повлияет изменение климата. Загрязнение, подкисление, потеря кислорода и потепление относятся к числу негативных последствий нашего экономического развития и постоянно растущего роста населения. Изменение климата уже влияет на то, сколько азота попадает в океан из-за изменений в циркуляции течений, увеличения нагрузки азота в сельском хозяйстве через реки или поступления в атмосферу в результате промышленной деятельности.

Но как изменение климата повлияет на активность и разнообразие диазотрофов? Трудно сказать, когда мы даже не знаем, сколько их существует и насколько они разнообразны. Всего около пяти видов диазотрофов были изучены в океане, а эксперименты по моделированию изменения климата были протестированы только на двух. Глобальные кругосветные экспедиции обнаружили, что диазотрофы намного разнообразнее, чем мы думали. Ограничение их реакции на изменение климата имеет решающее значение для прогнозирования будущей продуктивности океана. Гораздо большее разнообразие диазотрофов подразумевает не только общее более высокое снабжение океанов азотом, но также более высокую эффективность и, возможно, большую устойчивость к изменениям, что требует подтверждения.

Эксперименты, проверяющие реакцию клеток диазотрофов на смоделированные сценарии изменения климата ожидается до 2100 г., как часть проекта NOTION.
Мар Бенавидес

Взгляд в будущее

Проект Notion будет смотреть в будущее фитопланктона через призму диазотрофа. В лаборатории мы воссоздадим условия изменения климата и понаблюдаем, как на них реагируют диазотрофы.

Мы ответим на такие вопросы, как: влияет ли дополнительный CO 2 в воде на их рост? Отдают ли диазотрофы еще больше азота для удобрений другим организмам в мире с высоким содержанием CO 2 ? Глобальные модели циркуляции океана и распределения видов фитопланктона уже существуют, но их необходимо улучшить с помощью экспериментальных данных, чтобы предсказать, как наш океан будет выглядеть в будущем. NOTION будет интегрировать новые глобальные наборы данных и новые экспериментальные данные для интеграции недостающей информации в модели. Таким образом, мы трансформируем биологию в математику, используя поведение диазотрофов в качестве тенденций, прогнозируемых для различных сценариев будущего изменения климата.

С помощью этих инструментов мы стремимся обеспечить лучшее понимание реакции океана на изменение климата, что будет иметь решающее значение. для устойчивого использования океана и его ресурсов, а также для оценки его способности действовать как поглотитель CO 2 в ближайшем будущем.


Исследовательский проект «Понятие», о котором идет речь в данной публикации часть была поддержана Фондом BNP Paribas в рамках программы Инициативы по климату и биоразнообразию .

 The Conversation

Мар Бенавидес получил финансирование от BNP Paribas Foundation (Инициатива по климату и биоразнообразию).





Читайте также: