Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Биооптическая модель позволит разгадать тайны цветения фитопланктона Черного моря
Фитопланктон Мирового океана играет важную роль в регулировании климата планеты. В нем содержится почти половина всего усваиваемого углерода. Процесс переработки углерода в океане происходит несколькими способами. Один из них называется «карбонатным насосом», и основной вклад в его работу вносят одноклеточные водоросли кокколитофориды. Исследователи обнаружили, что во время интенсивного цветения водорослей концентрация углекислого газа в воде повышается. Ученые Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН и МФТИ разработали биооптическую модель для оценки концентрации кокколитофорид в период их интенсивного цветения.
Результат работы опубликован в журнале Remote Sensing. Океан является основным хранилищем углерода — его в нем в 50 раз больше, чем в атмосфере. Сам процесс поглощения, преобразования и удержания углерода делится на несколько сложных этапов. Выделим основные. Поглощение углерода на границе «океан — атмосфера», физико-химический процесс поглощения водой и дальнейший перенос из верхних слоев на дно океана осуществляются посредством «биологического углеродного насоса». За счет него глобальный экспорт оценивается в пределах от пяти до 15 × 10^15 граммов углерода в год.
Но это далеко не все. В воде фитопланктон с помощью фотосинтеза образует органический углерод, который находится в виде клеток или растворенного органического углерода, и этот процесс называется «органическим насосом». За его работу в море в основном отвечают диатомовые водоросли. Однако в океане эволюция предложила еще один биологический способ фиксации углерода — уже с помощью «карбонатного насоса» с образованием минералов кальцита. Здесь важными исполнителями являются кокколитофориды, которые обладают одним важным свойством — формированием кальцитной клеточной оболочки, раковины из отдельных пластинок — кокколитов.
Важным свойством реакции образования кальцита является высвобождение молекулы CO2, которая растворяется в воде и тем самым повышает парциальное давление углекислоты, что приводит к снижению растворимости атмосферной углекислоты. Другими словами, если «органический насос» снижает парциальное давление углекислого газа в воде, то карбонатный насос, напротив, увеличивает его. В результате во время цветения кокколитофорид концентрация углекислого газа в воде увеличивается, и, как следствие, происходит значительное уменьшение его поступления в воду из атмосферы. Именно поэтому соотношение диатомей и кокколитофорид является фундаментальным показателем, характеризующим состояние биологического углеродного насоса. Необходимо точное количественное определение их концентрации.
Кокколитофориды широко распространены по всему Мировому океану. Под их цветением понимают интенсивное развитие водорослей, когда их концентрация превышает один миллион клеток на литр. В Черном море интенсивный рост численности отмечен в 1950-е годы. В начале текущего столетия их роль в структуре фитопланктона возросла, и, как было отмечено в полевых наблюдениях, в северо-восточной части Черного моря интенсивный рост наблюдается в конце мая — начале июня. С помощью одних только судовых наблюдений единую картину распределения цветения не построить.
Такие возможности предоставляет дистанционное зондирование океана, которое позволяет изучать цветение в широком диапазоне пространственных и временных масштабов. Более того, только методы дистанционного зондирования дают данные, необходимые для создания глобальных моделей потока углерода из верхних слоев в глубины океана. Кокколитофориды отличаются от других видов фитопланктона сильным слабоселективным (интенсивность рассеянного света слабо зависит от длины волны) светорассеянием, что позволяет наблюдать цветение по данным спутниковых сканеров цвета океана. Однако данные дистанционного зондирования менее точны, для их использования требуется проверка и настройка соответствующих алгоритмов по данным судовых измерений.
«Наша исследовательская группа ежегодно проводит целый комплекс измерений параметров морской воды в Голубой бухте Черного моря. Работа включает регистрацию значений показателей поглощения и ослабления света морской водой, а также коэффициента яркости водной толщи. Последний параметр представляет собой цвет толщи морской воды. Полученную информацию мы связываем с данными, поступающими со спутников. Лето 2022 года было интересно для наблюдений благодаря необычайно интенсивному цветению кокколитофорид. У клеток этого вида фитопланктона белая кальцитовая (CaСО3) оболочка. Из этого же материала состоит мел. Она сильно рассеивает свет, за счет этого их можно увидеть не только с самолета и спутника, но и непосредственно человеческим глазом.
Чем в целом интересны кокколитофориды? Они могут оказывать влияние на климат, так как существенно меняют значения альбедо водной толщи, определяющее долю отраженной солнечной энергии. Когда этих клеток становится больше, то больше света рассеиваются обратно в атмосферу и не проникает в водную толщу, что препятствует ее нагреву. Они также являются важной частью углеродного цикла — образование кальцитовых скелетов влияет на обмен CO2 между океаном и атмосферой. После своей гибели клетки тонут, что приводит к осаждению углерода на дно», — рассказывает Дмитрий Глуховец, руководитель лаборатории оптики океана Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, доцент кафедры термогидромеханики МФТИ.
Ранее на основе биооптических измерений 2004–2008 годов был разработан региональный алгоритм оценки концентрации кокколитофорид для северо-восточной части Черного моря. С помощью этого алгоритма построены среднемесячные карты и диаграммы за период 1998–2023 годов, которые представлены в открытом доступе в Атласе биооптических характеристик Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН. Однако в картах концентрации кокколитофорид в большинстве случаев не превышали 2,5 × 10^6 клеток на литр. Это существенно ниже тех значений, которые ученые наблюдали в период интенсивного цветения.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Квантовые эффекты помогают ученым во множестве сфер, но работать с ними не просто — степень определенности квантового мира концептуально отличается от того, что существует в классической физике. Чтобы подтвердить, что они работают с нужными квантовыми состояниями, физикам приходится постараться.
Морские биологи впервые детально задокументировали процесс родов у диких кашалотов. Анализ видеозаписей и акустических сигналов показал, что самки из разных родственных линий временно объединяются, чтобы по очереди выталкивать новорожденного на поверхность для дыхания. Это первое доказательство взаимопомощи при родах между неродственными особями у видов, не относящихся к приматам.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова более десяти лет изучают уникальные свойства кефирных зерен — природных симбиотических сообществ микроорганизмов, собранных в высокогорных районах Кавказа. Исследования показывают, они могут стать основой для новых методов лечения кишечных заболеваний, восстановления иммунитета и даже создания космического питания.
Во время нейроанатомического исследования тканей полового члена ученые выявили высокую плотность нервных окончаний в области, которую анатомы и хирурги долгое время оставляли без должного внимания. Авторы научной работы предположили, что эта зона может играть важную роль в формировании сексуальных ощущений, и допустили, что именно там у мужчин находится аналог так называемой «точки G».
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
За 10 лет лежания в почве сигаретные фильтры не растворились, а лишь замаскировались под грязь. Их пластиковые волокна распались на микрочастицы, намертво склеились с минералами и превратились во вторичный микропластик. Более того, на пятом году гниения мусор начал отравлять землю с новой силой.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно