Дым от пожаров Черного лета вызвал цветение водорослей в Южном океане больше, чем в Австралии.

В 2019 и 2020 годах лесные пожары стерли с лица земли более 18 миллионов гектаров земли в Австралии. В течение нескольких недель дым задыхался в крупных городах, что привело к гибели почти 450 человек и даже обогнул южное полушарие.

Когда аэрозоли хлынули через океаны за многие тысячи километров от пожаров, микроскопические морские водоросли, называемые фитопланктоном, получили неожиданный урон: они получили заряд железа.

Наше исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, показало, что это привело к удвоению концентрации фитопланктона между Новой Зеландией и Южной Америкой, пока площадь цветения не стала больше, чем в Австралии. И длилось это четыре месяца.

Это огромное, беспрецедентное цветение водорослей может иметь серьезные последствия для уровней углекислого газа в атмосфере и для морской экосистемы. Но пока что влияние все еще неясно.

Наша миссия — делиться знаниями и принимать решения.
Между тем, в другой статье, опубликованной сегодня в журнале Nature, исследователи из Нидерландов обнаружили, что количество углекислого газа, выброшенного пожарами тем летом, более чем вдвое превысило предыдущие оценки.

Поглощение 680 миллионов тонн углекислого газа
Железо удобряет фитопланктон и помогает ему расти, так же как питательные вещества, добавленные в почву, помогают расти овощам. И, как растения на суше, фитопланктон фотосинтезирует — они поглощают CO₂ по мере роста и производят кислород для рыб и других морских существ.

Дым лесных пожаров — это аэрозоль, состоящий из множества различных химических веществ, включая железо. Shutterstock
Мы использовали спутниковые данные, чтобы оценить, что для того, чтобы фитопланктон вырос так же, как в Южном океане, он должен был бы поглотить 680 миллионов тонн CO₂. Это означает, что фитопланктон поглотил примерно такое же количество CO₂, как и в результате лесных пожаров, согласно последним оценкам, опубликованным сегодня.

Голландские исследователи обнаружили, что в период с ноября 2019 года по январь 2020 года в результате лесных пожаров было выделено 715 миллионов тонн CO₂ (или 517–867 миллионов тонн). Это на 80% превышает обычные ежегодные выбросы от пожаров и ископаемого топлива в Австралии.

Для сравнения: антропогенные выбросы CO₂ в Австралии в 2019 году были намного меньше — 520 миллионов тонн.

Фитопланктон может оказывать драматическое влияние на климат
Но это не означает, что рост фитопланктона навсегда поглотил выбросы CO₂ от лесных пожаров. Будет ли фитопланктон извлекать и удерживать CO₂ в атмосфере, зависит от их судьбы.

Если они опускаются в глубину океана, то это представляет собой сток углерода на десятилетия или даже столетия — или даже дольше, если фитопланктон хранится в океанических отложениях.

Но если они в основном съедаются и разлагаются у поверхности океана, то весь потребленный ими CO₂ возвращается обратно, не оказывая чистого влияния на углеродный баланс в атмосфере.

Фактически, фитопланктон, скорее всего, сыграл определенную роль в тысячелетнем масштабе в сдерживании атмосферных концентраций CO₂ и может повлиять на глобальный климат в долгосрочной перспективе.

Например, исследование 2014 года предполагает, что потоки железосодержащей пыли над Южным океаном вызвали повышение продуктивности фитопланктона, что способствовало снижению атмосферного CO₂ примерно на 100 частей на миллион. И это помогло планете перейти в ледниковый период.

Подробнее: Внутри мира крошечного фитопланктона — микроскопических водорослей, которые обеспечивают большую часть нашего кислорода

Цветение фитопланктона также может иметь большое влияние на морскую экосистему, поскольку он является отличной пищей для некоторых морских существ.

Например, большее количество фитопланктона означает больше пищи для зоопланктона, который питается фитопланктоном, что влияет на пищевую цепочку. Также стоит отметить, что это огромное цветение произошло в то время года, когда фитопланктон в этой части океана обычно находится в упадке.

Но было ли какое-либо долговременное воздействие фитопланктона, подпитываемого лесными пожарами, на климат или экосистему, неясно, потому что мы до сих пор не знаем, где они оказались.

Использование революционных данных
Связь между пожарными аэрозолями и увеличением фитопланктона, продемонстрированная в нашем исследовании, особенно актуальна, учитывая интенсивную пожарную активность во всем мире.

Ожидается, что засухи и потепление в условиях глобального изменения климата увеличат частоту и интенсивность лесных пожаров, а последствия для наземных экосистем, такие как потеря среды обитания и загрязнение воздуха, будут огромными. Но, как мы теперь знаем, лесные пожары также могут влиять на морскую жизнь в тысячах километров от суши.

Роботизированный поплавок развертывается на борту исследовательского автофургона CSIRO. Якоб Вайс, автор предоставил
Предыдущие модели предсказывали эффект удобрения железом аэрозолей лесных пожаров, но это первый раз, когда мы наблюдали и демонстрировали эту связь в крупном масштабе.

Наше исследование в основном основано на спутниковых данных и наблюдениях с роботизированных поплавков, которые бродят по океанам и собирают данные автономно. Эти роботизированные поплавки революционизируют наше понимание химического цикла, изменчивости кислорода и закисления океана.

Во время лесных пожаров наши дымовые индикаторы достигли концентрации, по крайней мере, на 300% выше, чем когда-либо наблюдались в 22-летнем спутниковом наблюдении для этого региона.

Интересно, что вы не сможете наблюдать рост фитопланктона на спутниковом снимке в истинных цветах. Вместо этого мы использовали более чувствительные датчики цвета океана на спутниках для оценки концентраций фитопланктона.

Подробнее: Крошечный планктон стимулирует процессы в океане, улавливающие вдвое больше углерода, чем думали ученые

Так что же дальше?
Конечно, нам нужны дополнительные исследования, чтобы определить судьбу фитопланктона. Но нам также нужны дополнительные исследования, чтобы лучше предсказать, когда и где осаждение аэрозолей (например, дыма от лесных пожаров) будет стимулировать рост фитопланктона.

Например, в Тасмановом море — между Австралией и Новой Зеландией — концентрации фитопланктона во время лесных пожаров были незначительно выше, хотя облако дыма там было самым сильным.

Было ли это из-за недостатка других питательных веществ, кроме железа, или из-за меньшего количества отложений? Или, может быть, потому, что дым не задерживался так долго?

Какой бы ни была причина, ясно, что это только начало новых интересных исследований, которые связывают леса, лесные пожары, рост фитопланктона и климат Земли.

Подробнее: У некоторых животных есть отличные уловки, чтобы уклоняться от лесного пожара. Но пламя может достигать большего количества животных, наивных к опасностям