Здавалося б, менше льоду в Арктиці означає більше світла, більше фітопланктону і загалом «більш багатий» океан. Але нові дані, на які звертає увагу видання New Scientist, показують парадоксальну картину: місця, де життя буяє надміру, фактично «висмоктують» з води ключову поживну речовину, залишаючи інші ділянки Арктики майже голодними.
Що відомо коротко
- Танення морського льоду пропускає більше сонячного світла в Арктичний океан і спровокувало рекордні цвітіння фітопланктону.
- Фітопланктон на тихоокеанському боці Арктики тепер масово споживає нітрат — один із головних поживних елементів.
- Вимірювання у Фрамовій протоці з 1998 по 2023 роки показали різке падіння рівня нітрату з 2009 року, разом зі зменшенням морського льоду.
- Через брак нітрату в частині Арктики домінуючі раніше діатомеї поступилися місцем іншим видам мікропланктону.
- Подовжений харчовий ланцюг означає втрату енергії на кожному кроці і може скоротити ресурси для риб, тюленів, полярних ведмедів і північних спільнот.
Як океан може стати «жироспалювачем» власної їжі
Фітопланктон — це крихітні водорості, які, як і рослини на суходолі, живляться світлом і поживними речовинами. Їх часто порівнюють із «травою океану»: на них тримається весь харчовий ланцюг — від зоопланктону до риб, тюленів і полярних ведмедів.
Довгий час кліматичні моделі припускали: більше світла після танення льоду — отже, більше фітопланктону і більше їжі для всієї екосистеми. Але в океані, як у домі з обмеженим запасом продуктів: якщо хтось починає готувати без упину, спочатку запах смачний, а потім полиці виявляються порожніми.
У ролі «борщу» тут виступає фітопланктон, а ключовим інгредієнтом є нітрат — форма азоту, без якої рослини (і мікроводорості) не можуть рости. Коли фітопланктон зростає занадто активно в одному регіоні, він забирає майже весь нітрат із води, перш ніж та встигає потрапити далі по течіях. У результаті інші частини Арктики залишаються без «добрив».
Що саме відбувається в Арктичному океані
Вода з Тихого океану через Берингову протоку приносить у Чукотське море великий запас нітрату. Далі течії мали б розносити ці поживні речовини по Арктиці і, зрештою, виносити їх через Фрамову протоку між Гренландією та Шпіцбергеном до Північної Атлантики.
Команда дослідників на чолі з Раджею Ґанешрамом (Raja Ganeshram) з Університету Единбурга проаналізувала вимірювання поживних речовин у Фрамовій протоці, зібрані криголамами з 1998 по 2023 роки. Вони помітили, що приблизно з 2009 року рівень нітрату у цій «брамі» між Арктикою і Атлантикою різко впав, причому це збіглося зі стійким зменшенням площі морського льоду.
Пояснення виявилося несподіваним: фітопланктон на тихоокеанській стороні Арктики, у Чукотському морі, став рости настільки інтенсивно, що фактично «з’їдає» майже весь нітрат одразу, як тільки вода з Тихого океану його приносить. Більше світла — більше цвітінь, але й більше споживання поживних речовин.
Далі запускається ще один процес. Коли фітопланктон відмирає, його рештки тонуть на дно. Там аеробні бактерії та археї в донних відкладах розкладають цю органіку, використовуючи кисень. Коли кисень вичерпується, підключаються анаеробні мікроорганізми, які починають розкладати органічну речовину, витрачаючи нітрат.
Отже, поки вода, вже «перероблена» цими мікробами, доходить до інших частин Арктики та Фрамової протоки, нітрат там вже майже відсутній. Потік поживних речовин, що мав живити велику ділянку океану, по суті «згоряє» в одному регіоні.
Як змінюється харчовий ланцюг від водоростей до полярних ведмедів
Брак нітрату в окремих районах Арктичного океану змінив навіть склад фітопланктону. Там, де раніше домінували діатомеї — великі водорості, які чудово ростуть за наявності нітрату, тепер переважає інший тип фітопланктону — мікропланктон.
Ці організми краще пристосовані до ситуації, коли нітрату мало, але доступні інші форми азоту, наприклад амоній, який утворюють бактерії та зоопланктон у товщі води. Проте така перебудова має ціну для всієї екосистеми.
Діатомеї — це мовби «велике листя», яке може безпосередньо поїдати більший зоопланктон, а за ним — риба. Коли ж основну масу становить дрібніший мікропланктон, енергія повинна пройти через більше проміжних ланок: спочатку найдрібніший зоопланктон, потім більший, і лише потім риба й далі по ланцюгу.
На кожному етапі частина енергії втрачається, ніби при кожній пересадці з потяга в потяг ви змушені залишати трохи багажу на пероні. У підсумку до великих хижаків — тріски, інших промислових риб, тюленів, полярних ведмедів і навіть до спільнот, як-от інуїти, може доходити менше їжі.
Змінений баланс поживних речовин, що надходять із Арктики до Північної Атлантики, потенційно може вплинути і на тамтешні види фітопланктону, а отже й на умови для промислового рибальства в цьому регіоні.
Арктика як неоазис: чому зростання зупиниться
Раніше багато оцінок припускали, що Арктичний океан стане «майбутнім оазисом» продуктивності: менше льоду, більше світла, більше життя. Але результати нового аналізу свідчать, що тепер фітопланктон обмежений не світлом, а саме поживними речовинами.
На думку океанолога Жана-Еріка Трембле (Jean-Éric Tremblay) з Університету Лаваль у Квебеку, який не брав участі в дослідженні, загальне зростання фітопланктону в Арктиці, ймовірно, скоро припиниться. Коли виробництво біомаси збільшується, посилюється й процес денітрифікації — видалення нітрату, що в довгостроковій перспективі знижує продуктивність екосистеми.
Автори роботи вважають, що екосистема вже перетнула критичну межу — точку неповернення. Морський лід у колишніх обсягах вже не відновиться, навіть якщо від року до року будуть невеликі коливання. А це означає, що й втрачені запаси нітрату, найімовірніше, не повернуться до попереднього рівня.
FAQ
Це вже незворотні зміни чи ще можна все повернути назад?
Дослідники говорять про перехід екосистеми через «критичну точку», насамперед через стабільне танення льоду. Це означає, що навіть за природних коливань площі льоду загальна тенденція до його зменшення збережеться, і умови, які спричинили виснаження нітрату, залишаться. Повністю повернутися до колишнього стану система навряд чи зможе.
Чому вчені не помітили цього раніше, якщо вимірювання тривають з 1990-х?
Перші роки супутникових спостережень показували зростання фітопланктону, що відповідало очікуванням: більше світла — більше життя. Лише з часом, накопичивши дані за кілька десятиліть, дослідники змогли помітити зміну режиму після 2009 року — різкий спад нітрату та уповільнення, а подекуди й зниження зростання фітопланктону.
Як це може позначитися на промисловому рибальстві в Північній Атлантиці?
Поживні речовини з Арктики живлять північні атлантичні води, де розташовані важливі рибальські райони. Якщо склад і кількість фітопланктону зміняться через дефіцит нітрату, це може вплинути на види риб, їх чисельність і розподіл. Наскільки сильним буде цей ефект, поки що невідомо, але він потенційно значущий для рибальських галузей.
Чи можна якось компенсувати втрату нітрату технічними засобами?
У статті обговорюється природний перебіг процесів, а не штучні втручання. Теоретично введення поживних речовин могло б змінити ситуацію локально, але це створює ризики непередбачуваних побічних ефектів для екосистеми. Нині головна увага зосереджена на розумінні наслідків кліматичних змін, а не на експериментальному «догодуванні» океану.
🤯 Арктичний океан перетворюється з потенційного «оазису майбутнього» на систему, що сама в себе виїдає ключові ресурси — цей поворот показує, наскільки хитким є баланс життя у морях: додавши трохи світла і тепла, людство запустило ланцюг подій, який не просто змінює кількість водоростей, а переписує правила харчування для всього Північного океану, від невидимих мікробів до полярних ведмедів.