Данный материал является переводом оригинальной статьи, размещённой на сайте The Conversation.
Мировые океаны являются домом для невидимых невооружённым глазом микроскопических организмов. Эти крошечные существа, известные как «прокариоты», составляют 30% жизни в океанах.
Эти организмы отыгрывают важную роль в поддержании баланса в океанах. Однако новые исследования, проведённые мной и моими коллегами, показывают, что этот баланс находится под угрозой.
Мы обнаружили, что прокариоты обладают поразительной устойчивостью к изменениям климата — и в результате могут всё больше доминировать в морских экосистемах.
Это может снизить доступность рыбы, которую люди используют в качестве пищи, и затруднить способность океана поглощать выбросы углерода.
Прекрасный баланс
К прокариотам относятся как бактерии, так и «археи», ещё один тип одноклеточных организмов.
Эти организмы считаются древнейшими клеточными формами жизни на Земле. Они процветают по всей планете — на суше и в воде, от тропиков до полюсов.
Прокариоты, несмотря на их малый размер, компенсируют его огромным числом. В мировом океане на каждого человека на планете приходится примерно две тонны морских прокариот.
Они играют ключевую роль в мировых пищевых цепях, поддерживая потребности в питательных веществах рыбы, которую ловят и едят люди.
Морские прокариоты растут чрезвычайно быстро, и этот процесс выделяет много углерода. На самом деле прокариоты на глубине до 200 метров производят около 20 миллиардов тонн углерода в год, что в два раза больше, чем выбросы от человеческой деятельности.
Этот огромный выброс углерода компенсируется фитопланктоном — ещё одним типом микроскопических организмов, которые посредством фотосинтеза превращают солнечный свет и углекислый газ в энергию.
Фитопланктон и другие океанические процессы также поглощают до одной трети углерода, который люди каждый год выбрасывают в атмосферу. Это помогает замедлить темпы глобального потепления.
То, как прокариоты реагируют на потепление, является ключом к пониманию того, как тонкий баланс мировых океанов может измениться в более тёплом мире. Это и стало целью нашего исследования.
Что мы нашли
Мы стремились предсказать, как изменение климата повлияет на «биомассу» морских прокариот, то есть на их общий вес по всему миру. Также мы хотели изучить, как это скажется на их углеродных выбросах.
Для этого мы создали компьютерные модели, в которые интегрировали десятилетия наблюдений из множества научных исследований по мировым океанам.
Итак, что же мы нашли? Прокариоты, вероятно, окажутся в выигрыше от изменения климата по сравнению с другими морскими обитателями.
На каждый градус потепления океана их биомасса сократится примерно на 1,5%. Это меньше половины предполагаемого сокращения на 3-5%, которое мы предсказали для более крупных планктона, рыб и млекопитающих.
Это означает, что будущие морские экосистемы будут иметь меньшую общую биомассу и в них всё больше будут доминировать прокариоты. Это может привести к тому, что большая часть доступных питательных веществ и энергии будет перенаправлена на прокариоты, а не на рыбу, что приведёт к сокращению запасов рыбы, которую едят люди.
Мы также обнаружили ещё одно важное изменение. На каждый градус потепления мы прогнозируем, что прокариоты на глубине до 200 метров будут производить дополнительно 800 миллионов тонн углерода в год.
Это эквивалентно современным выбросам всего Европейского Союза (после преобразования CO₂ в углерод).
Что всё это значит?
Ожидается, что из-за антропогенного изменения климата к концу этого столетия океаны Земли потеплеют на 1-3 °C, если человечество не изменит свой курс.
Если количество углерода, производимого прокариотами, действительно увеличится, как и прогнозировалось, это может снизить способность океанов поглощать выбросы человека. Это означает, что достижение глобальных чистых нулевых выбросов станет ещё более трудной задачей.
Более того, нынешние прогнозы сокращения мировых запасов рыбы в результате изменения климата обычно не учитывают, как потепление может реструктурировать морские пищевые сети, отдавая предпочтение прокариотам. Это означает, что прогнозируемое снижение, вероятно, будет недооценено.
Сокращение популяций рыбы представляет собой серьёзную проблему для глобального снабжения продовольствием, поскольку океаны являются основным источником белка для примерно 3 миллиардов человек.
Что должно произойти сейчас
Наш анализ является важным шагом в раскрытии меняющейся роли морских прокариот. Однако всё ещё остаются значительные неопределённости.
Наш анализ основывается на существующих наблюдениях. Изменение климата уже меняет условия в морских экосистемах таким образом, который наши модели могли не учесть.
Мы также не знаем, как быстро прокариоты адаптируются и эволюционируют в новых условиях. Но существующие исследования показывают, что за считанные недели бактерии могут развивать новые черты, которые помогают им выживать.
Очевидно, что учёные должны продолжать улучшать своё понимание прокариот и того, как на них может повлиять изменение климата.
