Получены новые данные о «цветении» водорослей в глубоководной части Чёрного моря

Учёные Морского гидрофизического института РАН (МГИ РАН) и Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН совместно с коллегами из Дании завершили многолетнее исследование, результаты которого опровергли представления, господствовавшие в науке последние десятилетия, и кардинально изменили понимание сезонности фитопланктона в глубоководной части Черного моря.

Проблема массового размножения морских водорослей, так называемых «цветений», приобрела глобальные масштабы приблизительно с 1970-х годов.

«В принципе «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», — рассказал руководитель исследования, старший научный сотрудник МГИ РАН, доктор биологических наук Олег Юнев.

До недавнего времени изучение «цветений» водорослей в глубоководной части Черного моря было крайне затруднено — корабельные экспедиции редки и не могут охватить всю акваторию, а вероятность случайно зафиксировать кратковременные «цветения» практически равна нулю. Выходом стало использование спутниковых данных, позволяющих мониторить концентрацию хлорофилла-а (зеленого пигмента водорослей, который традиционно считался индикатором их биомассы) с высокой пространственно-временной дискретностью.

На основе анализа этих данных в последние десятилетия сформировалось устойчивое представление о том, что в глубоководной части Черного моря происходят два характерных «цветения», которым способствуют поступающие биогенные вещества из глубинных слоев моря вследствие конвективного перемешивания в холодное время года: основное, зимне-весеннее — в феврале-марте и менее выраженное, осеннее — в ноябре.

Авторы поставили под сомнение корректность использования концентрации хлорофилла-а в качестве индикатора реальной биомассы водорослей. Дело в том, что соотношение между массой водорослей и содержанием в них зеленого пигмента сильно меняется в зависимости от сезона, видового состава, освещенности и доступности питательных веществ. Зимой это соотношение в Черном море может быть в 3-6 раз ниже, чем летом.

Ученые заново проанализировали данные спутниковых наблюдений за 25-летний период (1998–2022). Чтобы получить истинную картину, исследователи впервые конвертировали многолетние спутниковые данные по хлорофиллу-а в биомассу фитопланктона, используя сезонные коэффициенты пересчета. В результате, обнаружилось, что пик «цветения» приходится не на зимне-весенний период, а на сентябрь. В это время биомасса водорослей увеличивается в три раза. В целом же «цветения» регулярно происходят с августа по ноябрь, причем с большей вероятностью — в годы со слабой температурной стратификацией водной толщи.

Новые данные позволили пересмотреть и сами механизмы, способствующие «цветениям» в глубоководной части Черного моря. Авторы считают, что вместо поступления питательных веществ из глубин во время зимнего конвективного перемешивания, которое в современных условиях потепления ослаблено, «цветениям» способствуют уникальные (среди морского фитопланктона) свойства крупных диатомовых водорослей, доминирующих в глубоководной части Черного моря. Эти микроорганизмы способны накапливать нитраты в специальных внутриклеточных вакуолях и совершать многодневные вертикальные миграции через ослабевающий к осени температурный барьер (термоклин), потребляя питательные вещества на глубинах и возвращаясь в освещенный поверхностный слой для своего интенсивного развития («цветения»). Дополнительную роль в интенсивном развитии водорослей в поверхностном слое моря может играть фиксация атмосферного азота симбиотическими цианобактериями, живущими внутри крупных диатомей.

Авторы отмечают, что полученные результаты критически важны для мониторинга состояния морских экосистем, прогнозирования изменений в условиях продолжающегося потепления климата и правильной интерпретации спутниковых данных, а разработанная методология может быть применена для изучения других морских регионов, где спутниковые наблюдения являются основным источником информации о состоянии фитопланктона.

Источник: Минобрнауки России