Невидимый регулятор климата: почему модели ошибаются без кокколитофоридов
Климатические модели, на которых строятся прогнозы будущего Земли, упускают из виду крошечных, но могущественных инженеров океана. Раковины планктона весом в граммы, растворяясь в толще воды, оказывают влияние на глобальный углеродный цикл в гигатоннах.
Самые маленькие «инженеры» океана, кальцифицирующий планктон, незаметно регулируют «термостат» Земли, улавливая углерод и вовлекая его в круговорот. Однако новый обзор, опубликованный в Science международной командой под руководством Института экологических наук и технологий при Автономном университете Барселоны (ICTA-UAB) (Испания), показывает, что эти организмы — кокколитофориды, фораминиферы и птероподы — слишком упрощены в климатических моделях, используемых для прогнозирования будущего нашей планеты.
Если не учитывать этот планктон, то современные модели могут недооценивать ключевые процессы в глобальном углеродном цикле и способность океана реагировать на изменение климата. Кальцифицирующий планктон образует мельчайшие раковины из карбоната кальция (CaCO₃), который является важнейшим компонентом углеродного цикла океана.
Что происходит с раковинами?
Эти организмы влияют на химический состав морской воды и способствуют переносу углерода из атмосферы в глубокие слои океана. Этот «углеродный насос» помогает регулировать климат Земли и влияет на всё — от химического состава океана до окаменелостей.
«Раковины планктона крошечные, но вместе они формируют химический состав наших океанов и климат нашей планеты», — говорит Патриция Зивери, научный сотрудник ICREA в ICTA-UAB и ведущий автор исследования.
«Не включая их в климатические модели, мы рискуем упустить из виду фундаментальные процессы, определяющие реакцию земной системы на изменение климата».
Но, как показывают авторы, большая часть этого карбоната кальция так и не достигает морского дна. Вместо этого значительная его часть растворяется в верхних слоях океана — этот процесс известен как «поверхностное растворение». Поверхностное растворение, вызванное биологическими взаимодействиями, такими как хищничество, агрегация частиц и дыхание микроорганизмов, существенно изменяет химический состав океана, но практически не учитывается в ключевых моделях системы Земли (например, CMIP6), которые используются для оценки глобального климата.
Кто эти невидимые инженеры?
В исследовании подчёркиваются уникальные особенности различных групп кальцифицирующего планктона, которые определяют их географическое распространение, экологическую роль и уязвимость.
- Кокколитофориды — основные продуценты CaCO₃, особенно чувствительные к закислению, поскольку у них нет специализированных насосов для удаления кислоты из клеток
- Фораминиферы и птероподы имеют такие насосы, но сталкиваются с другими проблемами: от потери кислорода до повышения температуры воды
Вместе эти группы определяют судьбу углерода в океане. Игнорируя их разнообразие, мы рискуем слишком упростить представление о том, как океан реагирует на климатические стрессоры.
Что делать?
В статье содержится призыв к незамедлительным действиям, направленным на более точную количественную оценку производства, растворения и выноса карбоната кальция в зависимости от группы, а также на включение этих динамических процессов в климатические модели.
«Если мы будем игнорировать мельчайшие организмы в океане, мы можем упустить из виду важные климатические процессы, — говорит доктор Зивери. — Включение кальцифицирующего планктона в климатические модели может позволить делать более точные прогнозы и лучше понимать, как это может повлиять на экосистемы и общество».
Исследователи пришли к выводу, что устранение этих пробелов в знаниях крайне важно для разработки нового поколения климатических моделей, которые лучше отражают биологическую сложность океанов.
