Десятилетиями Южный океан подкидывал ученым загадку, которую никак не получалось решить. На спутниковых снимках среди льдов постоянно проступало странное бирюзовое свечение. Обычно такое бывает в тропиках, но здесь вода часто промерзает до минусовых температур. В таких условиях теплолюбивый планктон, который обычно дает подобный цвет, просто не выживает, и логичного объяснения этому явлению долго не находили.
Ошибка космического масштаба
Где-то с 2000-х годов исследователи стали замечать яркое бирюзовое пятно южнее Большого кальцитового пояса. Раньше все были уверены, что эффект «молочной воды» создают кокколитофоры — это мелкие водоросли, которые строят себе панцири из известняка. Но была одна нестыковка: полярные воды для них слишком холодные, и массово размножаться там они не могут.
Как объяснил физик Дмитрий Лапшин: "Тут возникла чисто техническая проблема. Спутники видят только верхние метры океана и фиксируют мощный световой сигнал. Однако эти данные никак не бились с тем, что мы знали о географии и жизни фитопланктона в этом регионе."
И это не просто вопрос о том, какого цвета вода. Из-за неправильной трактовки снимков возникал сбой во всех расчетах: сколько углекислого газа поглощает океан и как быстро идет процесс его закисления. Получалось, что климатические модели опирались на ложные цифры о работе одного из самых важных фильтров планеты.
Глубоководная экспедиция на судне Roger Revelle
Чтобы разобраться, что там происходит на самом деле, Барни Балч из Лаборатории Бигелоу собрал экспедицию. В отличие от орбитальных аппаратов, команда делала замеры на глубине до 100 метров. Только так можно было понять, что скрыто под поверхностью, где из-за тающих ледников сейчас меняется вся местная экосистема.
Биолог-эколог Аркадий Кузнецов подчеркнул: "Мы смогли взять пробы воды на разных горизонтах до глубины 100 метров. Это помогло найти те биологические и химические особенности, которые со спутника увидеть физически невозможно."
Сравнение ключевых видов фитопланктона:
- Кокколитофоры: строят оболочки из карбоната кальция, то есть мела. Именно они обычно окрашивают воду в молочно-белый или бирюзовый цвет.
- Диатомовые водоросли: их панцири состоят из диоксида кремния, по сути — из стекла. Они начинают активно отражать свет, только если их становится очень много.
Стеклянные зеркала вместо известняка
Оказалось, что за бирюзовый оттенок отвечают совсем не те, на кого думали, а диатомовые водоросли. Их скелеты сделаны из кремнезема, который по свойствам почти не отличается от стекла. Когда этих организмов становится аномально много, их панцири работают как миллионы маленьких зеркал. Отраженный от них свет спутники принимали за блеск известняка, хотя природа этого блеска была совсем другой.
Эколог Денис Поляков отметил: "Данные экспедиции подтвердили, что яркое свечение к югу от Большого кальцитового пояса — это результат огромной концентрации именно диатомовых водорослей."
Теперь ученым придется полностью переделывать алгоритмы, по которым компьютер анализирует спутниковые фото. Кремний и кальций по-разному уносят углерод на дно, а это критически важно для понимания климата. Кстати, выяснилась и еще одна деталь: кокколитофоры все же заплывают в холодные воды, используя теплые океанические вихри как транспорт, хотя раньше это считалось практически невозможным.
Часто задаваемые вопросы
Спутниковые сенсоры фиксируют только спектральную подпись поверхности. При очень высокой плотности диатомовых водорослей блеск их кремниевых (стеклянных) панцирей почти идентичен отражению света от известняковых оболочек других водорослей.
Ранее ученые переоценивали количество углерода, который оседает на дно в виде известняка. Новые данные о преобладании кремниевых структур меняют точность климатических моделей и понимание углеродного цикла планеты.
Исследование подтвердило, что кокколитофоры проникают в холодные широты, используя теплые океанические вихри как скоростные пути миграции, что меняет представления о биогеографии фитопланктона.