В Южном океане найдено то, что регулирует климатическую систему Земли: ученые заметили это впервые

Океаны покрывают больше половины поверхности нашей планеты и играют важную роль в работе всех систем Земли. Важная роль Южного океана в биологических процессах и углеродном цикле была известна, но в новом исследовании ученые вновь подтвердили это. Команда впервые показала недооцененную роль неорганических частиц цинка (Zn) в этих циклах — результаты основаны на полевых данных, пишет PHYS.org.

Известно, что именно Южный океан играет наибольшую роль в глобальной продуктивности фитопланктона, который отвечает за поглощение углекислого газа из атмосферы планеты. В этих процессах цинк, присутствующий в морской воде, является важным микроэлементом, имеющим решающее значение для многих биохимических процессов в морских организмах, а особенно для цветения полярного фитопланктона.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Когда цветение фитопланктона погибает, цинк высвобождается, однако ученые были сбиты с толку несоответствием между цинком и фосфором — еще одним веществом, необходимым для жизни в земных океанах. Оба этих питательных вещества находились в одинаковых регионах фитопланктона, однако связи между ними не наблюдалось. В то же время исследователи часто наблюдали сильную связь между цинком и растворенным кремнеземом.

По словам соавтора исследования, специалиста по экологической и морской биогеохимии в Стелленбосском университете, профессора Александры Ройчоудхури, теперь им с командой впервые в истории удалось объяснить биогеохимические процессы, управляющие циклом цинка в океане.

С 2013 года команда присоединилась к трем экспедициям южноафриканского полярного исследовательского судна SA Agulhas II, пересекающего Южный океан на пути к Антарктиде летом и зимой. В результате ученым удалось собрать образцы воды с поверхности и глубин океана, а также отложений.

Авторы исследования отмечают, что изучение Южного океана является чрезвычайно важным для науки, так как он представляет собой центральный узел глобальной циркуляции мирового океана. По сути, процессы происходящие в Южном океане, отражаются на водных массах, которые затем переносятся в Атлантический, Индийский и Тихий океаны.

Далее ученые провели поэтапный анализ собранных образцов, используя методы рентгеновской спектроскопии на синхротронной установке — это позволило им изучить образцы на атомном и молекулярном уровне.

Результаты показывают, что летом более высокая продуктивность приводит к большему содержанию цинка в органической фракции поверхностных вод океана, который является легкодоступным для фитопланктона. В то же время ученые обнаружили, что высокие концентрации цинка в образцах также связаны с обломками камней и земли, а также атмосферной пылью.

Отметим, что в океане взаимодействие между ассоциацией или диссоциацией цинка из частиц имеет решающее значение для пополнения растворенного цинка и поддержания морской жизни. По словам команды, они обнаружили, что из-за плохих условий зимой частицы цинка буквально поглощаются неорганическими твердыми веществами, например, кремнеземом, доступным в изобилии в форме диатомовых водорослей, а также оксидов железа и алюминия.

Простыми словами, цинк, связанный с органическими веществами, легко усваивается морской жизнь, однако в минеральной фазе его нелегко растворить, а потому он не доступен для усвоения морской жизнью. В этой форме частицы Zn могут образовывать большие агрегаты и опускаться в глубины океана, где они становятся недоступными для поглощения фитопланктоном.

Ройчоудхури отмечает, что столь подробное понимание глобального цикла цинка имеет важные последствия в контексте потепления океанов. Более теплый климат усиливает эрозию, что приводит к увеличению количества пыли в атмосфере, которая впоследствии попадает в океан. Больше пыли означает большее поглощение цинка, что приводит к тому, что меньшее его количество доступно для фитопланктона и другой морской жизни.

Команда полагает, что их результаты открывают двери для исследования других важны микроэлементов — например, меди, кадмия и кобальта, которые в будущем также могут претерпеть изменения в будущем из-за потепления климата.