Исследование показало, что потепление морей угрожает ключевым видам фитопланктона, питающим пищевую цепь.

СИЭТЛ — Десятилетиями учёные считали, что прохлорококк, самый маленький и самый распространённый фитопланктон на Земле, будет процветать в более тёплом мире. Однако новые исследования показывают, что численность этой микроскопической бактерии, составляющей основу морской пищевой цепи и помогающей регулировать климат планеты, резко сократится по мере нагревания морей.

Исследование, опубликованное в понедельник в журнале Nature Microbiology, показало, что популяция прохлорококка в тропических океанах может сократиться вдвое в течение следующих 75 лет, если температура поверхностных вод превысит примерно 82 градуса по Фаренгейту (27,8 градуса Цельсия). Температура поверхности многих тропических и субтропических морей уже превышает средние значения и, по прогнозам, будет регулярно превышать 86 градусов по Фаренгейту (30 градусов Цельсия) в течение того же периода.

«Это ключевые виды, очень важные», — сказал Франсуа Рибале, доцент Школы океанографии Вашингтонского университета и ведущий автор исследования. «И когда численность ключевого вида сокращается, это всегда сказывается на экологии и биоразнообразии. Пищевая сеть изменится».

Бактерии Prochlorococcus обитают на 75% освещённых солнцем поверхностных вод Земли и производят около одной пятой кислорода планеты посредством фотосинтеза. Что ещё важнее, по словам Рибале, они преобразуют солнечный свет и углекислый газ в питательные вещества, составляющие основу морской экосистемы.

«В тропическом океане почти половина пищи производится прохлорококками, — сказал он. — Сотни видов зависят от них».

Хотя другие формы фитопланктона могут проникнуть сюда и помочь компенсировать потерю кислорода и пищи, Рибале предупредил, что они не являются идеальной заменой. «Эволюция создала это очень специфическое взаимодействие», — сказал он. «Очевидно, это повлияет на эту уникальную систему, которая уже сложилась».

Полученные результаты ставят под сомнение десятилетиями существовавшие предположения о том, что Prochlorococcus будет процветать при потеплении воды. Однако эти прогнозы основывались на ограниченных данных лабораторных исследований. В рамках данного исследования Рибале и его команда анализировали образцы воды, путешествуя по Тихому океану в течение десятилетия.

В ходе более 100 исследовательских экспедиций, эквивалентных шести кругосветным путешествиям, они подсчитали около 800 миллиардов отдельных клеток, взятых из образцов на каждом километре. В своей лаборатории в Вашингтонском университете Рибале продемонстрировал SeaFlow – коробку, наполненную трубками, проводами и пронзительным синим лазером. Специально разработанное устройство непрерывно всасывает морскую воду, что позволило команде подсчитывать количество микробов в режиме реального времени. «Мы насчитали больше прохлорококков, чем звёзд в Млечном Пути», – сказал Рибале.

Пол Беруби, научный сотрудник Массачусетского технологического института, изучающий Prochlorococcus, но не принимавший участия в исследовании, назвал объём данных «революционным». Он также добавил, что результаты согласуются с тем, что известно об упорядоченном геноме этого микроба, что делает его менее адаптируемым к быстрым изменениям окружающей среды.

«Они находятся в самом основании пищевой цепи и питают всё остальное — рыба ест то, что питается фитопланктоном, а мы едим рыбу», — сказал он. «Когда на планете происходят изменения, влияющие на эти конкретные организмы, которые, по сути, нас кормят, это будет иметь серьёзные последствия».

Чтобы проверить, способен ли Prochlorococcus эволюционировать и выдерживать более жаркие условия, команда Рибале смоделировала гипотетический штамм, устойчивый к жаре, но обнаружила, что даже этого «будет недостаточно, чтобы полностью выдерживать самые высокие температуры, если выбросы парниковых газов продолжат расти», — сказал Рибале.

Он подчеркнул, что прогнозы исследования консервативны и не учитывают воздействие пластикового загрязнения и других экологических факторов стресса. «Мы, на самом деле, пытались представить оптимистичный сценарий», — сказал Рибалет. «В реальности всё может быть хуже».

Стивен Биллер, доцент колледжа Уэллсли, сказал, что прогнозируемое снижение численности популяции «пугает, но вполне вероятно». Он отметил, что прохлорококки входят в состав «невидимых лесов» океана — крошечных организмов, о которых большинство людей никогда не задумываются, но которые необходимы для выживания человечества.

«Половина всего фотосинтеза происходит в океанах, и Prochlorococcus играет в этом процессе очень важную роль, — сказал Биллер. — Масштабы потенциального воздействия просто поразительны».

Биллер, Берубе и Рибале заявили, что, хотя другие микробы могут в какой-то степени компенсировать это, более широкие риски для биоразнообразия и рыболовства реальны.

«Мы знаем, что является причиной глобального потепления. В научном сообществе этот вопрос не обсуждается», — сказал Рибалет. «Нам необходимо ограничить выбросы парниковых газов».

Он надеется, что результаты исследования привлекут больше внимания к тропическим океанам, которые могут служить естественными лабораториями для адаптации к потеплению и ранними сигналами предупреждения об экологическом коллапсе.

«Впервые я хочу ошибиться. Я бы с удовольствием ошибся», — сказал он. «Но это результаты, основанные на данных».

___

Следите за Анникой Хаммершлаг в Instagram @ahammergram.

___

Агентство Associated Press получает поддержку от Фонда семьи Уолтон для освещения вопросов водоснабжения и охраны окружающей среды. Агентство Associated Press несёт исключительную ответственность за весь контент. Все материалы Associated Press, посвящённые вопросам окружающей среды, можно найти на сайте https://apnews.com/hub/climate-and-environment.