Изменение климата значительно влияет на фитопланктон в Мировом океане, и, как выявило новое исследование MIT, в ближайшие десятилетия эти изменения повлияют на цвет океана, усиливая его синие и зеленые области.
©Wikipedia
Предупреждение о широкомасштабных изменениях морских экосистем будет доступно на ранней стадии с помощью спутников, которые должны обнаружить изменения этих оттенков. В исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications, ученые сообщают о разработке глобальной модели, имитирующей рост и взаимодействие различных видов фитопланктона или водорослей, а также то, как будет меняться смесь видов в различных местах при повышении температуры Мирового океана. Исследователи смоделировали, как фитопланктон поглощает и отражает свет и как меняется цвет океана из-за влияния глобального потепления на состав популяции этого организма.
С помощью модели ученые проследили за процессом до конца XXI века и обнаружили, что к 2100 году более 50 процентов Мирового океана поменяют свой цвет из-за изменения климата.
Специалисты предполагают, что синие области, такие как субтропики, станут еще более синими, отражая меньше фитопланктона в этих водах по сравнению с сегодняшним днем. Цвет некоторых более зеленых регионов, например вблизи полюсов, может также стать интенсивнее.
«Согласно имеющейся модели, эти изменения не будут казаться значительными для невооруженного глаза, океан все равно будет выглядеть так, будто у него есть синие области в субтропиках и более зеленые области около экватора и полюсов. Этот основной паттерн все еще будет присутствовать. Изменения существенно повлияют на остальную часть пищевой сети, которую поддерживает фитопланктон», — говорит ведущий автор исследования, сотрудник Массачусетского технологического института Стефани Дуткевич (Stephanie Dutkiewicz).
Цвет океана зависит от того, как солнечный свет взаимодействует с тем, что находится в воде. Молекулы воды поглощают почти весь солнечный свет, за исключением синей части спектра, которая отражается обратно. Следовательно, относительно пустынные области океана кажутся темно-синими из космоса. Если в океане есть какие-либо организмы, они могут поглощать и отражать световые волны различной длины — в зависимости от их индивидуальных свойств. Например, фитопланктон содержит хлорофилл — пигмент, который поглощает в основном синие участки солнечного света, производя углерод для фотосинтеза. В результате больше зеленого света отражается от океана, становясь причиной зеленого оттенка тех областей, что богаты водорослями.
В своей работе группа ученых доработала компьютерную модель, которую она использовала в прошлом для прогнозирования изменений фитопланктона при повышении температуры и подкислении океана. Эта модель берет информацию о фитопланктоне (что он потребляет и как растет) и включает ее в физическую модель, которая моделирует океанические течения. На этот раз исследователи добавили в модель новый элемент, который не был включен в другие методы моделирования океана: способность оценивать конкретные длины волн света, которые поглощаются и отражаются океаном, в зависимости от количества и типов организмов в этом регионе.
«К концу XXI века будет заметна разница в цвете 50 процентов океана, что довольно серьезно. Различные типы фитопланктона поглощают свет по-разному, и, если изменение климата смещает одно сообщество фитопланктона в другое, это изменит и типы их пищевых сетей», — говорит Дуткевич.
