Более слабые океанские течения приводят к сокращению количества питательных веществ для жизни в Северной Атлантике во время доисторического изменения климата.

Исследователи из Технологического института Джорджии завершили исследование того, как доисторическое ослабление крупного океанского течения привело к уменьшению количества питательных веществ в океане и негативно повлияло на жизнь в Северном Атлантическом океане. Результаты подтверждают прогнозы о том, как наши океаны могут реагировать на изменение климата и что это означает для жизни в океане.

Северная часть Атлантического океана является центром биологической активности, во многом благодаря Гольфстриму, который доставляет богатый поток питательных веществ. Ученые предположили, что изменение климата может привести к снижению количества питательных веществ и биологической активности в Северной Атлантике из-за ослабления океанской циркуляции, но ранее эта теория подтверждалась только моделями.

Теперь, изучая отложения, захороненные в истоках Гольфстрима, команда провела первое в своем роде исследование воздействия аналогичного климатического упадка почти 13 000 лет назад, когда Земля вышла из последнего ледникового периода.

Статья «Уменьшение потока питательных веществ в Северной Атлантике во время изменения климата в молодом дриасе» была опубликована в Наука На этой неделе. Возглавляемая Джин Линч-Стиглиц, профессором Школы атмосферных наук Технологического института Джорджии, в команду также вошли бывшие студенты Линч-Стиглица: Тайлер Воллмер, Шеннон Вэлли и Эрик Блэкмон, а также Сифан Гу (Школа Университета Цзяо Тонг). океанографии) и Томас Маркитто (Университет Колорадо, Боулдер).

«Исследование проверяет концепцию, которая ранее изучалась только в теории и моделях», — говорит Линч-Стиглиц. «Крупномасштабная опрокидывающая циркуляция в Атлантике обеспечивает питательные вещества, которые лежат в основе биологической продуктивности Северной Атлантики».

Поскольку ожидается, что течение в следующем столетии продолжит ослабевать из-за выбросов парниковых газов, исследователи ожидают, что Северная Атлантика будет получать все меньше и меньше питательных веществ.

«Эта концепция имеет реальные последствия для будущего здоровья океанов и рыболовства», — объясняет Линч-Стиглиц. Последствия варьируются от сокращения популяций рыб до потенциального воздействия на количество CO.₂ океан может поглотить.

«Драматические изменения климата, которые Земля пережила в прошлом, могут помочь нам понять, какие части системы Земли уязвимы к изменениям, и помочь нам оценить идеи о последствиях продолжающегося изменения климата», — добавляет она.

Маловероятная загадка

Команда изучила Младший дриас — период перехода от последнего ледникового периода, когда произошло ослабление атлантической циркуляции. Изучая, как менялся поток питательных веществ в прошлом, когда циркуляция ослабевала, исследователи надеялись лучше понять, чего мы можем ожидать от сегодняшнего потепления океанов.

Однако изначально команда не ставила перед собой эту цель — работа началась как студенческий исследовательский проект с интригующей загадкой. Эрик Блэкмон, тогда студент лаборатории Линча-Стиглица, интересовался исследованием исчезновения вида планктона из северной части Атлантического океана во время последнего ледникового периода.

«Результаты этого исследования были озадачивающими», — вспоминает Линч-Стиглиц. Команда решила использовать редко используемый метод, чтобы лучше понять результаты. Метод реконструкции концентрации кислорода в морской воде позволил необычайно четко зафиксировать, как концентрация кислорода в морской воде менялась с течением времени.

«Наша команда поняла, что в сочетании с более ранней реконструкцией химического состава морской воды этот метод предоставил ключевую информацию об истории и механизмах доставки питательных веществ в северную часть Атлантического океана», — говорит Линч-Стиглиц. «Мы намеревались ответить на небольшой вопрос и попутно обнаружили, что наши данные имеют более широкое значение, чем мы ожидали».

Красивые крошечные ракушки

С помощью этого нового метода команда проанализировала слои отложений во Флоридском проливе, узком проходе между Флорида-Кис и Кубой, где встречаются Мексиканский залив и Атлантический океан. Путем извлечения керна из этих слоев и взятия цилиндрического образца «слои накапливающихся отложений позволяют узнать историю окружающей среды на этом месте», – объясняет Линч-Стиглиц. В данном случае «мы рассмотрели, как оболочки одноклеточных организмов называются фораминифера менялось со временем». Потому что фораминифера живут на дне океана, их раковины накапливаются в каждом слое отложений, сохраняя важные химические характеристики, которые можно использовать для реконструкции химического состава океана, в котором они жили.

«Удивительно, что химию океана прошлого можно так подробно реконструировать с помощью красивых крошечных ракушек», — говорит Линч-Стиглиц.

Исследования показали, что во время позднего дриаса по мере ослабления опрокидывающей циркуляции питательные вещества в Гольфстриме уменьшались, а количество кислорода во Флоридском проливе увеличивалось. Команда также обнаружила, что по мере уменьшения потока питательных веществ снижается и биологическая продуктивность в Северной Атлантике.

«Это исследование представляет собой важное развитие основанного на изотопах углерода метода определения прошлых концентраций кислорода», — говорит Линч-Стиглиц. «Запись очень ясна, а величина и время изменений содержания растворенного кислорода в поразительной степени отражены в реконструкции фосфатов».

За пределами климата

Помимо этих выводов о том, как работает океан, исследование команды фораминифера также дает новые способы понять, как питательные вещества циркулируют в океане и как мы это исследуем. Эти окна в то, как океаны Земли менялись в прошлом, предоставляют важнейший инструмент для тестирования моделей, позволяя нам лучше прогнозировать, как наши океаны и ресурсы, которые они предоставляют, могут отреагировать на изменение климата в будущем.

«Физические изменения в земной системе могут иметь глубокие изменения в жизни в океане и иметь далеко идущие последствия», — отмечает Линч-Стиглиц. «Изменение климата – это нечто большее, чем просто климат».