Опубликовано: 24 июня 2021 г.
Метки: Кубрякова Е.А., Станичный С.В., Кубряков А.А., публикация МГИ
Ученые Морского гидрофизического института РАН выяснили, что экстремальные атмосферные циклоны влияют на возникновение и динамику «цветений» морских одноклеточных водорослей – кокколитофорид, которые способствуют эффективному изъятию углерода из атмосферы Земли.
Исследование проводилось в рамках проекта РНФ «Роль короткопериодных и мезомасштабных физических процессов в формировании структуры планктона и биологической продуктивности на примере Черного моря». Результаты опубликованы в журнале Biogeosciences.
Эта работа является дополнением к ранее опубликованным статьям в журнале Journal of Marine Systems о зимнем «цветении» кокколитофорид в Черном море и аномальном летне-осеннем цветении фитопланктона в Черном море в 2015 г.
Кокколитофориды Emiliania huxley являются одним из наиболее распространенных видов фитопланктона Черного моря. Ученым Морского гидрофизического института РАН впервые удалось на основе спутниковых измерений исследовать механизмы влияния квазитропических циклонов на возникновение интенсивных «цветений» кокколитофорид. Такой процесс наблюдался в сентябре-октябре 2005 г. Причиной «цветения» послужил аномально сильный квазитропический атмосферный циклон, действующий 25-27 сентября 2005 г. в юго-западной части Черного моря.
«Циклон вызвал интенсивный подъем глубинных вод. Кроме этого, действие циклона привело к резкому усилению Основного черноморского течения и развитию субмезомасштабных вихревых структур на его периферии. Эти структуры способствовали кросс-шельфовому обмену и переносу богатых биогенными веществами вод, что вызвало первоначальное развитие кокколитофорид», — объясняет научный сотрудник МГИ кандидат физ.-мат. наук Елена Адиловна Кубрякова. Через 2 недели «цветение» сместилось в область интенсивного подъема вод в центр западного круговорота, где просуществовало более месяца. Под действием течений область «цветения» переместилась далеко на восток – и «цветение» кокколитофорид охватило всю южную часть моря.
«Ежедневно сотрудники нашего отдела принимают и обрабатывают спутниковые данные о морской поверхности. В сентябре 2005 г. в данных появилась необычная картина: в юго-западной части моря фиксируется температура воды около 10℃, в то время как температура окружающих вод — 25℃. Смотрим, что могло спровоцировать такое явление, и видим — циклон. Этот циклон не регистрировался на береговых станциях, и без спутниковых данных обнаружить его было бы невозможно. Холодная вода на поверхности моря может образоваться либо в результате перемешивания, либо в результате подъема холодных глубинных вод. Мы сделали оценку и оказалось, что важную роль в данном случае сыграл подъем вод. На периферии этого циклона находилось научное судно. Сотрудники, которые в это время работали на судне, впоследствии установили, что толщина перемешанного слоя воды увеличилась и наблюдалось смещение этих вод от центра моря к берегу. Есть данные коллег из Института биологии южных морей им. А.О. Ковалевского, которые прошли по краешку циклона и определили, что в видовом составе фитопланктона были кокколитофориды. Ожидалось, что цветение кокколитофорид начнется в центре циклона, но оно началось на его периферии. Было удивительно зафиксировать высокие значения яркости восходящего излучения, которые характерны для летнего периода высоких концентраций кокколитофорид. С 2005 г. больше таких аномальных интенсивных вихрей мы не наблюдали», — рассказывает заведующий отделом дистанционных методов исследования МГИ старший научный сотрудник кандидат физ.-мат. наук Сергей Владимирович Станичный.
Процессы, вызываемые циклонами, могут оказывать большое влияние на развитие этого вида фитопланктона и в других районах Мирового океана (в Баренцевом море, в Южном океане). Изучая такие механизмы в Черном море, ученые сопоставляют спутниковые данные с результатами контактных измерений:
«В рамках гранта РНФ планируются несколько выходов на научном судне для того, чтобы уже на основе полевых данных исследовать, как меняется структура фитопланктонного сообщества, какие виды развиваются наиболее быстро, после действия сильных ветров, определить, почему это происходит», — уточнил заведующий лабораторией инновационных методов и средств океанологических исследований МГИ кандидат физ.-мат. наук Арсений Александрович Кубряков.
В рамках проекта РНФ ученые Морского гидрофизического института на примере Черного моря разрабатывают теоретические схемы и закономерности влияния квазитропических циклонов на функционирование морских экосистем. После соответствующей адаптации эти разработки могут быть использованы и в других районах Мирового океана, включая моря России.