Як пил пустелі сприяє зростанню фітопланктону в морі

Фітопланктон плаває біля поверхні океану, в основному живлячись сонячним світлом і мінеральними поживними речовинами, які спливають із глибин або випливають у море разом із прибережним стоком. Але багата мінералами пустельний пил, що переноситься сильними вітрами й осідає в океані, також відіграє важливу роль у здоров’ї та чисельності фітопланктону.

Згідно з новим дослідженням, осадження пилу в океані забезпечує близько 4,5% річного світового експорту — показник того, скільки вуглецю фітопланктон поглинає під час фотосинтезу, опускається у глибини океану. Однак у деяких районах океану середніх і високих широтах цей внесок наближається до 20-40%.

Фітопланктон відіграє велику роль у кліматі Землі та вуглецевому циклі. Як і наземні рослини, вони містять хлорофіл і одержують енергію від сонячного світла за допомогою фотосинтезу. У процесі вони виробляють кисень і пов’язують безліч вуглекислого газу, потенційно в масштабах, порівнянних з тропічними лісами. І вони знаходяться на дні океанської харчової ієрархії, яка варіюється від крихітного зоопланктону до риб та китів.

Частинки пилу можуть долати тисячі миль, перш ніж впасти в океан, де вони живлять фітопланктон на великих відстанях від джерела пилу, каже співавтор дослідження Лоррейн Рефер, професор-дослідник Університету Меріленду, округ Балтімор. «Ми знали, що атмосферне перенесення пустельного пилу є частиною того, що змушує океан «клацати», але ми не знали, як його знайти», — сказала вона.

Колір океану розповідає казку

Як ви відстежуєте біологію океану з висоти 400 миль над поверхнею Землі? Дотримуйтесь зеленого сліду хлорофілу. Автори дослідження Тобі Вестберрі та Майкл Беренфельд — океанографи дистанційного зондування з Орегонського державного університету — проаналізували 14-річні виміри кольору океану, зібрані спектрорадіометром середнього дозволу (MODIS) на супутнику НАСА «Аква» з 2003 по 2016 рік. змогли визначити не тільки коли і де відбувалося цвітіння фітопланктону, а й наскільки воно було здоровим та рясним (по концентрації хлорофілу).

Щоб визначити, чи фітопланктон реагував на пил пустелі, команда порівняла свої висновки про колір океану з даними моделі NASA Goddard Earth Observing System (GEOS) про події осадження пилу за той же період часу. Інтенсивність цих подій варіювалася від потужних курних бур у Сахарі до відносно слабких шлейфів біля західного узбережжя США. Вони виявили, що навіть невелика кількість пустельного пилу збільшувала масу і покращувала здоров’я квіток фітопланктону майже скрізь, куди б вони не подивилися.

Попередні дослідження були зосереджені на великих локальних подіях — виверженнях вулканів, лісових пожежах, екстремальних курних бурях — які викидали у повітря величезну кількість органічних та мінеральних частинок. В інших дослідженнях дослідники навмисно стимулювали зростання фітопланктону, «засіваючи» морську воду залізом, ключовою, але часто обмеженою поживною речовиною в океані.

«Ми помітили, що реакція фітопланктону відбувалася не лише у бідних залізом районах океану», — сказав співавтор Хунбін Ю, вчений із Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА. «Відповіді надходили по всьому світу. Додайте трохи поживних речовин і з водою щось станеться».

За словами вчених, корисні властивості пустельного пилу не обмежуються залізом. Частинки пилу містять інші поживні речовини, яких потребують рослини, особливо фосфор і азот. За словами Ремера, потрібні додаткові дослідження, оскільки зміна клімату впливає на атмосферні умови, вологість ґрунту та інші фактори, що впливають на те, як пил потрапляє в океан.

«Для мене, — додала вона, — найцікавішим з того, що ми тут зробили, було те, що океанографи та вчені-атмосферники сіли за один стіл».