Будущее Балтийского моря довольно туманно: к 2100 году в воде может плавать в два раза больше сине-зеленых водорослей, чем сегодня - массовое цветение водорослей. Однако это означает, что изменение климата оказывает значительно большее влияние на популяцию водорослей, чем предполагалось ранее. Исследование, проведенное учеными из Гамбургского университета, показывает, что более высокая температура воды увеличивает массу водорослей несколькими способами: больше цианобактерий может перезимовать, а размножение происходит быстрее летом, согласно их объяснению в специализированном журнале «Climatic Change».
Цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, играют важную роль в морской экосистеме. Одноклеточные микроорганизмы производят ценный кислород посредством фотосинтеза, а также составляют основу морской пищевой сети. Но есть и обратная сторона: если цианобактерии слишком сильно размножаются, море может легко стать чрезмерно удобренным, а их останки на морском дне означают, что бактерии потребляют много кислорода при разрушении. В крайних случаях результатом такого цветения являются мертвые зоны с низким содержанием кислорода и враждебные жизни. Некоторые виды выделяют токсины, которые убивают морских животных, а также могут быть опасны для человека.
Мягкие зимы способствуют более сильному росту
Цианобактерии выигрывают от изменения климата, это было ясно заранее. Потому что они растут только в теплой воде (в идеале около 25 градусов по Цельсию) и в остальном выживают в своего рода стадии покоя на дне преимущественно мелководья. «Это похоже на посев и сбор урожая - чем больше спящих клеток переживает зиму, тем быстрее растет популяция весной», - объясняет Инга Хенсе из KlimaCampus Гамбургского университета. Когда весной и летом становится тепло, клетки снова начинают активизироваться и размножаться. В какой степени изменение климата способствует росту цианобактерий, было ясно лишь частично.
Биолог и ее команда исследовали это более подробно вместе с коллегами из Шведского метеорологического и гидрологического института. Для этого они связали физическую модель климата с биологической моделью, которая впервые изображает полный жизненный цикл цианобактерий. Ученые сравнили прирост данной популяции сине-зеленых водорослей за период в 30 лет - в условиях с 1969 по 1998 год и, как аналог этого, в рамочных условиях, которые ожидают нас с 2069 по 2098 год, с усиление глобального потепления.
Вдвое больше водорослей в Балтийском море
Результат: «С повышением температуры воды наши результаты показывают не только удлинение годовой фазы роста, но и более чем в два раза увеличение биомассы водорослей к концу века», - сообщает Хенсе. Одной из причин сильного роста, помимо исключительно благоприятных условий для сине-зеленых водорослей в будущем, является еще и эффект обратной связи, как показала модель: высокая плотность клеток у поверхности воды обеспечивает большее поглощение теплого солнечного света.. В результате температура воды продолжает повышаться. Положительная обратная связь, которая обеспечивает еще больший рост, как объясняют исследователи.
Последовательность холодных и теплых зим, по-видимому, также имеет решающее значение для предстоящего цветения водорослей: «Если мы оставим все ключевые данные в модельном эксперименте постоянными, все равно будут разные скорости роста - в зависимости от того, как холодные периоды выстраиваются в линию, и продуктивность благоприятствует или вредит простейшим», - сообщает Хенсе. Еще одно свидетельство того, что биология цианобактерий играет особую роль в изменении климата.
Увеличение цианобактерий можно наблюдать уже сегодня. Наши исследования также дают первоначальные указания на то, что в будущем нам следует ожидать серьезных изменений», - сообщает Хенсе. Самые нелюбимые простейшие встречаются не только в Балтийском море, но и в тропиках и субтропиках, на мелководьях и пресноводных озерах. Там они стимулируют рост других видов: «Цианобактерии фиксируют растворенный в воде атмосферный азот, который обычно недоступен для других организмов. Таким образом, как доминирующие первичные производители, они могут радикально изменить баланс питательных веществ всей среды обитания». Поэтому на следующем этапе ученые также хотят включить в свои расчеты горизонтальные океанские течения, с которыми водоросли дрейфуют.