В Кольском научном центре определили причины изменения численности и разнообразия микроскопических водорослей
В последние десятилетия количество фитопланктона в озерах планеты значительно выросло, что часто связывают с глобальным потеплением. Ученые Кольского научного центра РАН изучили диатомовые водоросли норвежского озера Раббватнет и выявили другие возможные причины изменения их численности.
Диатомовые водоросли представляют собой одноклеточные организмы, окруженные оболочкой из кремнезема (оксида кремния). Особые свойства этой оболочки, предназначенной для улавливания светового потока, используют, в частности, для производства солнечных батарей. Способность диатомей к синтезу неорганических веществ позволяет использовать их в создании полупроводников и сверхпрочных биокомпозитов.
Трудно переоценить важность диатомовых водорослей в пищевой цепочке водных экосистем и формировании состава земной атмосферы: они обитают практически во всех водоемах Земли. В процессе фотосинтеза диатомеи вырабатывают почти четверть всего атмосферного кислорода и связывают до сорока процентов органического углерода.
Удивительно широкое распространение диатомовых водорослей сочетается с их сверхчувствительностью к изменениям окружающей среды. Любые изменения температуры и содержания примесей в воде, солнечной радиации и других параметров приводят к изменению видового состава.
Кремнеземные оболочки погибших водорослей оседают на дно и отлично сохраняются на протяжении многих лет. Связав предпочтительные условия обитания определенного вида водорослей и его количество в донных отложениях, можно использовать диатомовый анализ для реконструкции изменений климата и качества окружающей среды.
Сотрудники Института проблем промышленной экологии Севера Кольского научного центра провели диатомовый анализ небольшого субарктического озера Раббватнет (северная Норвегия) за период с 1895 по 2012 годы. Данные, полученные при анализе видового состава донных отложений, сопоставили с древесно-кольцевой хронологией Мурманской области и информацией метеорологической станции Вардё.
С 1940-х годов расположенное в приграничной с Россией зоне озеро подвергается влиянию атмосферных выбросов диоксида серы и тяжелых предприятия «Печенганикель». Самые высокие концентрации тяжелых металлов в озерных отложениях начиная с 1970-1980-х годов связаны с началом переработки норильской руды с высоким содержанием серы. По сравнению с этим периодом в настоящее время выбросы SO2 сократились в четыре раза.
Анализ донных отложений показал, что для второй половины XX века характерны существенные изменения состава и численности диатомовых комплексов озера. Метеорологические данные показывают тенденцию повышения температуры воздуха с 1895 по 2012 годы с примерно одинаковой скоростью до 0,012 градуса в год. В последнее десятилетие темпы роста температуры различаются в зависимости от сезона: осенью потепление наиболее интенсивное, весной – наименьшее. Летом в последние десять лет средняя температура даже понижается.
Рост поверхностной температуры озер в последние десятилетия значительно превышает рост температуры воздуха. Согласно общепринятой гипотезе, в потеплении воздуха виноваты антропогенные выбросы углекислого газа. Однако увеличение его концентрации в атмосфере за счет обменных процессов между атмосферой и океаном может значительно превышать все, что производит человек, и решающую роль в процессах углеродного обмена и переноса углерода в глубокие слои океана играют диатомеи.
С воздействием углекислого газа на температуру воздуха сопоставимы изменения солнечной радиации. Они могут объяснить до половины потепления в двадцатом веке и до 35 процентов роста температуры с 1980-х годов. Если учесть непрямое воздействие (космических лучей – на облачный покров, а ультрафиолетовой радиации – на химический состав атмосферы и озоновый слой), то вклад солнечной активности в изменения климата возрастает.
Температурные пики в изучаемой местности были отмечены значительно раньше, чем стала повышаться общая численность диатомовых. Обычно повышение температуры воды вызывает термическое расслоение водоемов и приводит к появлению небольших диатомовых водорослей, например, рода Cyclotella. Однако в последние десятилетия количество представителей этого рода уменьшилось, в то же время численность более крупных диатомовых водорослей, например, Aulacoseira alpigena, увеличивалась.
Характеристики диатомового сообщества могут меняться не только вследствие потепления или похолодания, но и в связи с изменением pH и содержания питательных веществ, а также с загрязнениями. Однако исследования показали, что эти параметры в изучаемый период не менялись или менялись несущественно.
С 1920-х годов концентрация фосфора, ограничивающего рост диатомей, в воде озера постепенно снижалась, но в целом оставалась типичной для арктических озер. Значения pH на протяжении всего изучаемого периода менялись от 7 до 7,05, что свидетельствует о нейтральном статусе воды. Даже значительные выбросы соединений серы предприятиями «Печенганикеля» во второй половине XX века не спровоцировали превышение его естественного фона.
Весеннее цветение под ледяным покровом арктических озер указывает нам на то, что низкая температура не препятствует росту фитопланктона. Огромную роль играет в биопродуктивности диатомовых водорослей солнечная радиация. Особенно явно это влияние проявляется в высоких широтах. Для фотосинтеза крайне важны условия освещенности –солнечное излучение видимого спектра, продолжительность дня, прозрачность воды, облачность. Облака над покрытыми льдом озерами могут существенно увеличить дозу солнечного излучения за счет многократного рассеяния.
Большинство диатомей имеют пики поглощения солнечного излучения в диапазоне длин волны около 400 нанометров (синий свет) и 680-750 нанометров (ближнее инфракрасное и инфракрасное излучение). Негативно влияет на фитопланктон УФ-Б излучение (280–315 нанометров), хорошо поглощаемое атмосферным озоном. В последнее десятилетие прошлого века наблюдалось значительное снижение содержания атмосферного озона, сопровождаемое снижением общей численности диатомового сообщества озера Раббватнет. Ученые Кольского научного центра полагают, что это снижение вызвано повреждающим действием УФ-Б излучения.
Максимумы общей численности диатомей в 1965 и 1980 годах совпали с максимумами прироста годичных колец деревьев Кольского полуострова. При изучении ширины колец деревьев было обнаружено, что спектральное солнечное излучение является одним из основных солнечных агентов, влияющих на рост деревьев за Полярным кругом.
Прямые измерения на борту спутника Solar Radiation and Climate Experiment показали: с 2004 по 2007 годы на фоне спада одиннадцатилетнего солнечного цикла изменения солнечного излучения в видимом и инфракрасном диапазонах спектра были противоположны вариациям в УФ-диапазоне и интегральной солнечной радиации, то есть на фоне общего снижения солнечной активности увеличивались наблюдаемые потоки солнечного излучения в видимом диапазоне. Наблюдаемое изменение потоков ССИ в данном спектральном диапазоне может являться значимым для состава и температуры атмосферы.
Авторы делают вывод, что рост численности диатомовых водорослей в озере Раббватнет и других арктических озерах в основном связан не с температурой воздуха, а с увеличением фотосинтетически активных потоков солнечного излучения, зарегистрированных измерениями SORCE. Однако полностью исключить влияние других факторов (в том числе и изменение температуры воды) нельзя. Необходимо провести дальнейшие исследования диатомовых сообществ в арктических озерах, так как это откроет новые аспекты применения диатомей в палеоклиматологии.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые собрали одну из самых полных «карт» возможных следов внеземных цивилизаций — от загадочных объектов на земной орбите до гигантских мегаструктур вокруг звезд. Вместо ожидания радиосигнала авторы обзора предложили искать любые технологические отпечатки развитых цивилизаций, некоторые из которых могут сохраняться миллионы лет.
В мае Пентагон опубликовал архив документов, которые ведомство назвало «новыми, никогда ранее не публиковавшимися файлами» о неопознанных аномальных явлениях. Министерство назвало это историческим шагом в сторону открытости. Однако эксперты отметили, что выпуск породил больше вопросов, чем ответов.
Меркурий — ближайшая к Солнцу планета, поэтому она постоянно подвергается интенсивному солнечному излучению. Однако там располагаются огромные запасы водяного льда — по оценкам, речь идет о сотнях миллиардах тонн. Правда, хранится он исключительно на полюсах на дне глубоких, постоянно затененных кратеров. Обнаружение льда в полярных кратерах Меркурия — одно из самых необычных открытий планетологии последних десятилетий. Но механизм его появления на планете до сих пор остается предметом научных споров. К разгадке приблизилась международная группа планетологов.
Команда археологов в составе младшего научного сотрудника Отдела славяно-финской археологии ИИМК РАН Натальи Григорьевой и археозоологов Института экологии растений и животных УрО РАН Ольги Бачуры и Татьяны Лобановой завершила комплексное исследование коллекции костей животных из раскопок поселения на Земляном городище Старой Ладоги (Ленинградская область). В ходе работы удалось проследить изменения системы хозяйства жителей на протяжении почти 10 веков.
Астрофизики Южного федерального университета предложили объяснение одной из самых интригующих загадок современной физики — годичных колебаний сигнала в детекторе DAMA/LIBRA, который вот уже почти тридцать лет регистрирует странные сигналы в подземной лаборатории Гран-Сассо в Италии, интерпретируемые как взаимодействие частиц темной материи с обычным веществом.
Палеонтологи выяснили, почему у тираннозавра и других крупных хищных динозавров были непропорционально маленькие передние лапы. Математическое моделирование показало, что редукция конечностей не была генетической ошибкой или побочным эффектом роста тела. В ходе эволюции челюсти и череп хищников стали настолько массивными и мощными, что полностью взяли на себя задачу по поимке и умерщвлению крупной добычи, из-за чего передние конечности атрофировались за ненадобностью.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
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