Путешествие Колдуна II. Экспедиция, которая раскрыла секреты микробиома океана - J. Craig Venter
"Когда вы начинаете вмешиваться в биохимию Южного океана, это будет иметь глобальный характер", - говорит Аллен, хотя хорошо это или плохо, пока неизвестно. "Это огромная проблема - просто попытаться расшифровать естественные колебания всего этого", - говорит Аллен. "А понять влияние антропогенных колебаний еще сложнее".
Все эти планетарные колебания также изменяют количество фитопланктона в океанах. Что именно происходит, пока неясно: одни исследования и модели говорят о сокращении популяции, другие - о ее увеличении. По данным НАСА, пищевая база для фитопланктона находится под давлением и сокращается, поскольку парниковые газы задерживают солнечный свет и повышают температуру атмосферы и океана. Как говорится на сайте НАСА, "ожидается снижение продуктивности, поскольку по мере потепления поверхностных вод водная толща становится все более стратифицированной". Другими словами, поднявшиеся волны не будут течь так легко.
Фитопланктон может как увеличиваться, так и уменьшаться: падение популяций крупных фитопланктонов, таких как диатомовые водоросли, может происходить одновременно с увеличением численности более мелких видов, например цианобактерий. Такое изменение баланса между большим и малым может иметь последствия для поглощения углерода на планете. Размер имеет значение, поскольку крупный фитопланктон поглощает около сорока процентов углекислого газа, который оказывается на дне океана.
Аллен предположил, что тенденция может заключаться в увеличении количества фитопланктона в целом, причем большая часть прироста приходится на маленьких существ. "Это может привести к тому, что океан не будет обеспечивать столько чистого производства кислорода, - сказал он. В этом случае он будет поглощать меньше углекислого газа, "потому что изменится размерная структура и состав сообщества".
Это не очень хорошая тенденция для видов, которые нуждаются в кислороде и хотели бы видеть сокращение выбросов CO2 в атмосферу.
Предположим, вы летите с полуострова Баха в Бостон. Сидя в кресле у окна в ясный день, пролетая над северной частью Мексиканского залива, вы видите внизу коричнево-зеленое побережье Луизианы, а к югу от него - бескрайние просторы сапфирово-синего моря. С воздуха сверкающая вода поражает воображение. Затем вы приближаетесь к устью реки Миссисипи и замечаете, как голубой цвет меняется на тусклый, светло-оливково-зеленый, который тянется вдоль побережья и уходит в залив.
То, что вы видите, - еще одно серьезное воздействие человеческой деятельности на океаны: массовое цветение водорослей, отмечающее одну из самых больших "мертвых зон" в мировом океане. Эта зона размером с Нью-Джерси (почти семь тысяч квадратных миль) и продолжает расти. Эти огромные участки океана, называемые также зонами кислородного минимума (ЗКС), разрослись за последние полвека, а их цветению способствуют химические вещества - азот и фосфор, которые сбрасываются в море великими реками мира. В основном эти химикаты образуются из удобрений, используемых на фермах и газонах, которые попадают в ручьи и реки, иногда на тысячи миль выше по течению, и оказываются в океане, вызывая бурный рост водорослей и других микроорганизмов, питающихся азотом и фосфором. Они также потребляют кислород и мешают подводным растениям получать солнечный свет. Когда водоросли погибают, все больше кислорода в воде потребляется бактериями, оставляя очень мало для рыб и других макроживых организмов.
"Мертвая зона у побережья Луизианы - самая большая за всю историю", - говорит Дюпон. "Ее видно из космоса. Она простирается от Техаса до восточной части Луизианы. У NOAA есть живой корм". Но Залив вряд ли одинок. Мертвые зоны распространились от устьев рек по всей планете, от побережья Мексики, где экипаж "Колдуна II" наблюдал цветение воды, до Янцзы в Китае, Нила в Египте и пресноводных водоемов в глубине страны, таких как озеро Эри.
Дюпон сравнил происходящее с мертвыми зонами с тем, о чем писала Рейчел Карсон, когда химикаты попадали в экосистемы и поражали птиц и рыб далеко от места происхождения поллютантов. "Когда фермеры неправильно используют удобрения и используют их слишком много, они отправляют химикаты в места, находящиеся в пятистах милях от них", - сказал он. "Поэтому возникают ситуации, когда фермеры, использующие удобрения, или заводы, использующие металлы на Среднем Западе, становятся проблемой для Луизианы". Если этого недостаточно, бактерии в мертвых зонах также производят оксид азота, который поднимается в атмосферу и способствует глобальному потеплению.
Не то чтобы в мертвых зонах не было жизни. "Определенные микробы процветают", - объясняет он. "Они получают все необходимое, но так получилось, что они пожирают весь кислород". Некоторые бактерии в мертвых зонах являются анаэробными и не нуждаются в кислороде. Они "дышат" такими веществами, как нитрат, аммоний, марганец, железо и сульфат. "В самом худшем случае, - говорит Дюпон, они будут использовать CO2 и превращать его в метан - парниковый газ, который еще больше связан с изменением климата, чем углерод.
Еще одно явление, влияющее на уровень кислорода, - увеличение количества "ги-поксических", кислородно-недостаточных, карманов в открытом море, число которых растет на протяжении последних пятидесяти лет. Эндрю Аллен рассказал об экстремальном гипоксическом кармане, возникшем с 2014 по 2016 год у побережья Калифорнии и названном морской тепловой волной: "Мы получили огромную линзу теплой воды, которая просто сидела там, не двигаясь".
Мертвые зоны и гипоксические зоны открытого океана вместе взятые сейчас занимают более двенадцати миллионов квадратных миль океана и простираются на двести метров ниже уровня моря, что в совокупности составляет площадь, превышающую площадь Северной Америки и Африки. В целом, исследования показывают, что в период с 1960 по 2017 год средний уровень кислорода в морской воде по всему миру снизился примерно на два процента. Этот уровень снизился как в открытом море, так и в прибрежных водах.28
Здесь стоит упомянуть еще об одном карсоновском перекосе в паутине жизни - о том, который затрагивает коралловые рифы по всему миру, включая некоторые впечатляющие, которые посетил Колдун II. Эта история начинается с крошечных водорослей, называемых зооксантеллами, и бактерий, которые живут в тканях кораллов, обеспечивая своих хозяев важными питательными веществами, помогая удалять отходы и выполняя важнейшие иммунологические задачи, помогающие противостоять патогенам. Некоторые из этих микробов также ответственны за ослепительные цвета кораллов. Проблемы возникают, когда повышение температуры, загрязняющие вещества и другие природные и антропогенные стрессы заставляют кораллы выбрасывать зооксантеллы и другие симбиотические микробы. Это вносит хаос в сложную систему микро- и макрожизни на рифах и приводит к тому, что кораллы белеют, становясь
