Арктика — это удаленная и экстремальная среда обитания. Тем не менее, несмотря на его изолированность, антропогенно ускоренное изменение климата в ближайшие годы коренным образом преобразит этот регион.
Мы уже давно знаем, что из-за парникового эффекта ледяной покров Арктики сокращается, а мировые океаны постепенно нагреваются. Но было неясно, как реагируют полярные морские организмы.Ученые из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) использовали беспрецедентный набор долгосрочных наблюдений, чтобы показать, что арктические морские среды обитания могут радикально измениться, если будут подвергаться устойчивому повышению температуры. Как подробно описывают исследователи AWI в журнале «Ecological Indicators», самым удивительным открытием является то, что термически вызванные изменения на поверхности океана могут быстро распространяться и влиять на жизнь в морских глубинах.
Чтобы исследовать изменения в экосистемах арктических вод, в течение последних 15 лет AWI управляет глубоководной обсерваторией «HAUSGARTEN» в проливе Фрама, морском пути между Гренландией и Шпицбергеном. HAUSGARTEN — это сеть из 21 отдельной исследовательской станции, которую сотрудники AWI ищут каждое лето для сбора образцов воды и почвы. Некоторые из станций оснащены заякоренными системами, которые работают круглый год, регистрируя температуру воды и приливы, собирая образцы воды и почвы через регулярные промежутки времени и улавливая отложения, которые дрейфуют на морское дно из верхних слоев воды.
«Это единственная обсерватория такого рода в мире. Нет другого проекта, в котором показания от поверхности до дна океана снимались в фиксированных положениях в течение такого длительного времени, не говоря уже о полярных регионах», — говорит AWI. биолог Томас Сольтведель.Для текущей публикации исследователь AWI и его команда проанализировали первые 15 лет набора данных HAUSGARTEN.
Пролив Фрама особенно интересен Солтведелю и его коллегам, потому что он представляет собой единственный глубокий стык в Северном Ледовитом океане, позволяющий водным массам из Атлантического океана течь в Арктику к западу от Шпицбергена. В свою очередь, вода и льдины возвращаются из Северного Ледовитого океана на гренландской стороне пролива.
Обычно вода у поверхности, которая течет на север из Атлантики через пролив Фрама, имеет среднюю температуру трех градусов по Цельсию. Тем не менее, с помощью своей обсерватории исследователи AWI смогли определить, что с 2005 по 2008 год средняя температура поступающей воды была на один-два градуса выше: «За это время большое количество более теплой воды вылилось в Северный Ледовитый океан.
Поскольку полярные организмы адаптировались к жизни в условиях постоянного холода, это дополнительное тепловыделение поразило их, как температурный шок », — объясняет Солтведель.Соответственно, реакция в экосистеме была экстремальной: «Мы смогли выявить серьезные изменения в различных симбиотических сообществах, от микроорганизмов и водорослей до зоопланктона. Одним из основных изменений стало увеличение количества свободно плавающих раковин и амфипод, которые обычно встречаются в более умеренные и субполярные регионы Атлантики. Напротив, количество раковин и амфипод в Арктике значительно сократилось », — сообщает Солтведель.
Еще один примечательный аспект: сокращение количества мелких диатомовых водорослей с твердой оболочкой. До неожиданного притока теплой воды они составляли примерно 70 процентов растительного планктона в проливе Фрама.
Но в теплую фазу их место заняли пенные водоросли Phaeocystis. Изменение с последствиями: «В отличие от диатомовых водорослей, пенистые водоросли имеют тенденцию скапливаться и опускаться на дно океана, где они становятся источником пищи. Но внезапное увеличение количества доступной пищи привело к серьезным изменениям в глубоководной жизни, включая заметное увеличение численности. плотность поселения донных организмов », — объясняет биолог AWI.
Солтведель пока не может точно сказать, как все эти изменения повлияют на общую арктическую пищевую сеть в будущем: «Прежде всего, нас беспокоит тот простой факт, что изменения были такими быстрыми и столь далеко идущими».Поскольку поток теплой воды утих, температура воды в проливе Фрама стабилизировалась — хотя она все еще немного выше среднего значения до 2005 года. Тем не менее, изменения в экосистеме отчасти стали устойчивой реальностью.
Например, количество диатомовых водорослей остается очень небольшим. А раковины из более низких широт, кажется, обосновались в проливе Фрама.
«На данный момент мы не можем сказать, вызван ли наблюдаемый нами приток теплой воды изменением климата, поскольку существуют также естественные климатические колебания, которые, например, происходят каждые десять лет. Они перекрываются с антропогенным воздействием изменение климата, в результате которого по прошествии 15 лет мы до сих пор точно не знаем, был ли этот поток теплой воды результатом сугубо естественных причин », — говорит Солтведель.При этом результаты долгосрочных экологических исследований ясно показывают, что даже краткосрочные изменения температуры океана могут резко повлиять на жизнь в Арктике. Как метко выразился исследователь AWI: «Можно сказать, что эпизодический приток теплой воды дал нам возможность заглянуть в будущее».
Без наблюдений, проводимых на протяжении многих лет в HAUSGARTEN, которые дополняются регулярными измерениями с судов, это представление было бы невозможным. По словам Солтведеля: «Это показывает, насколько важны долгосрочные наблюдения в одном и том же месте для выявления устойчивых изменений и составления прогнозов относительно будущего развития».Исследования в HAUSGARTEN будут продолжены. «Мы сможем с уверенностью сказать, являются ли изменения естественными или вызванными человеком, только если у нас будут данные за несколько десятилетий», — говорит Томас Солтведель.
Уже собранные первые 15 лет представляют собой отличную основу.