Более чем в двух милях от поверхности океана процветают микробы, черви, рыбы и другие существа. Они полагаются на транспортировку мертвой и разлагающейся материи с поверхности (морской снег) для еды на этих темных глубинах.

Многие глубоководные животные на исследовательской площадке станции М глубиной 4000 метров живут за счет обломков, опускающихся сверху. Углерод, переносимый этим мусором в глубь, является важным фактором в моделях глобального климата. Фото: © 2017 MBARI

Вблизи поверхности моря углекислый газ из атмосферы включается в тела микроскопических водорослей и животных, которые их едят. Когда они умирают, эти организмы погружаются в глубины, унося с собой углерод.

Этот запас углерода в глубоком море не является устойчивым. Время от времени, от нескольких месяцев до нескольких лет, морской снег падает в пропасть во время очень коротких «пульсирующих» событий.

В новом исследовании, опубликованном в Слушаниях Национальной академии наук ( PNAS ), ученые MBARI и их сотрудники показывают, что у побережья Калифорнии произошло увеличение пульсовых событий. Они также показывают, что, хотя такие эпизоды очень важны для углеродного цикла, они не очень хорошо представлены в глобальных климатических моделях.

Старший научный сотрудник MBARI Кен Смит изучал, как глубоководные сообщества реагируют на изменяющиеся запасы углерода в течение последних 29 лет на глубоководном исследовательском участке под названием Станция М. Этот участок долгосрочного мониторинга находится на высоте 4000 метров (2,5 мили) ниже поверхности океана. и 220 километров (124 мили) от побережья Калифорнии. Это единственное глубоководное место в мире, где непрерывное предложение и спрос на углерод подробно описываются в виде временных рядов.

Станция М находится на глубоком морском дне, более чем в 200 километрах от побережья Калифорнии

Станция М находится на глубоком морском дне, более чем в 200 километрах от побережья Калифорнии. Кен Смит изучал процессы на морском дне на станции М почти 30 лет. Базовое изображение: Google Earth

Набор автономных приборов на Станции M помогает исследователям изучать импульсные события и их влияние на глубоководную биоту. Два набора осадочных ловушек, подвешенных на 50 и 600 метров над морским дном, собирают тонущий морской снег каждые 10 дней. Снизу, покадровые камеры делают ежечасные фотографии морского дна, которые помогают ученым обнаруживать изменения в количестве морского снега и изменения в сообществах животных.

С 2011 года Benthic Rover от MBARI, автономное подводное транспортное средство размером с небольшой автомобиль, проползло 11 километров (семь миль) по морскому дну на станции M. Он измеряет потребление кислорода микробами и животными на дне, что позволяет ученым оценить, как много пищи (углерода) потребляется.

Исследование PNAS было сосредоточено на шести периодах между 2011 и 2017 гг., Когда большое количество морского снега достигло ловушек отложений на Станции М. Во время этих эпизодических импульсных событий в четыре раза больше углерода достигало глубоководных участков каждый день по сравнению с неимпульсными днями.

По сравнению с первыми 20 годами временного ряда импульсные события стали более распространенными после 2011 года. Из общего количества углерода, достигшего ловушек отложений на глубине 3400 метров с 2011 по 2017 год, более 40 процентов поступили во время импульсных событий.

На этом рисунке показаны некоторые исследовательские инструменты

На этом рисунке показаны некоторые исследовательские инструменты, используемые в исследованиях на Станции М. Фото: Шеннон Бёдекер © 2012 MBARI

«Эти события становятся все большей частью углеродного цикла», — сказала Кристин Хаффард, морской биолог из MBARI и соавтор исследования. Фактически, так как эти события пульса стали больше и чаще, исследователям пришлось удвоить размер чашек сбора, используемых в их ловушках осадка.

Импульсы пищи (и углерода) в глубоководные районы в настоящее время не учитываются в глобальных моделях климата. Формула «Кривая Мартина», которая основана на условиях на поверхности моря, таких как температура воды, широко используется для оценки того, сколько углерода достигает глубоководных. Хаффард и ее соавторы обнаружили, что кривая Мартина хорошо соответствовала их данным в неимпульсные дни, но она недооценила количество углерода, поступающего во время импульсных событий, на 80 процентов.

«В целом кривая Мартина оценила только половину глубоководного углерода, который мы измерили», — сказал Хаффард.

Эти выводы имеют значение для того, как кривая Мартина и аналогичные модели используются для подготовки оценок глобального углеродного бюджета для докладов Межправительственной группы экспертов по оценке изменения климата. «Нам нужно найти способ развивать такие модели, чтобы они могли фиксировать эти события, учитывая их общую важность», — сказал Хаффард.

На этих двух фотографиях показан один и тот же участок морского дна до (вверху) и после (внизу)

На этих двух фотографиях показан один и тот же участок морского дна до (вверху) и после (внизу) пульса богатых углеродом обломков достигает дна. Фото: © 2017 MBARI

В качестве следующего шага исследовательская группа будет стремиться более внимательно изучать отдельные пульсовые события. Хаффард отметил, что многие вопросы остаются без ответа. «Что отличает каждый пульс? Почему они сейчас намного более распространены, чем раньше? Какие поверхностные условия приводят к их образованию? », — сказала она. «Если мы это понимаем, мы можем моделировать импульсы по спутниковым данным, чтобы наши глобальные модели могли более точно прогнозировать глобальные углеродные бюджеты».

«Мы хотели бы иметь 50 Station Ms по всему миру, но мы не можем», — добавил Хаффард. «Реально нам нужно смоделировать это, используя глобальный охват, обеспечиваемый спутниками».

По материалам phys.org