Спутник показал, как водоросли захватывают планету

Исследование, проведенное учеными из Южного университета науки и технологии в Китае, показало, что общая площадь, затронутая ростом фитопланктона, увеличилась на 13,2% с 2003 года. Спутниковые снимки показали, что водоросли-захватчики теперь растут по меньшей мере на 31,47 миллионах квадратных километров поверхности океана - и все благодаря деятельности человека.

Когда питательные для водорослей вещества из удобрений, сточных вод, загрязненного воздуха и навоза домашнего скота попадают в источники воды, фитопланктон начинает питаться этими веществами и расти, объясняют ученые.

Исследователи также обнаружили, что за последние два десятилетия повышение температуры моря увеличило частоту цветения водорослей, поскольку более теплые воды увеличивают продолжительность сезона цветения.

«Цветение многих водорослей полезно, поскольку они фиксируют углерод в основе пищевой цепи и поддерживают рыболовство и экосистемы во всем мире. Тем не менее, размножение водорослей, которые наносят вред, называемое вредным цветением водорослей, стало серьезной экологической проблемой для всей планеты», - заявили ученые.

Цветение водорослей приводит к быстрому увеличению популяции водорослей в водной системе. Оно может происходить как в пресноводной, так и в морской среде.

Цветение может вызвать обесцвечивание воды на уровне поверхности, делая ее желтой, красной или ярко-зеленой, как это видно на новых спутниковых снимках. Оно часто является результатом эвтрофикации, когда водоемы обогащаются питательными веществами, такими как фосфаты и нитраты, которые служат пищей для водорослей и других зеленых растений, обеспечивая их рост.

Фитопланктон становится вредным, когда расходует весь растворенный в воде кислород, что приводит к удушью рыб и водных насекомых, которые, в свою очередь, сами становятся источниками питательных веществ для водорослей. Некоторые виды водорослей также производят биотоксины, которые могут оказывать серьезное воздействие на дикую природу и способствовать образованию «мертвых зон», в которых не могут выжить водные организмы.

Для исследования ученые использовали 760 000 изображений, сделанных спутниками НАСА с 2003 по 2020 год, чтобы рассчитать площадь мирового океана, ежегодно покрываемую водорослями, и частоту цветения. Затем они сравнили эти данные с температурой поверхности моря, а также с тем, насколько температура изменяется с расстоянием, или «пространственным градиентом температуры». Большая разница температур между двумя соседними участками океана или большой пространственный градиент температуры могут указывать на плохую циркуляцию воды. Это связано с тем, что более горячая вода имеет меньшую плотность, чем более холодная, и уменьшает скорость погружения материи при естественном движении течений. В результате питательные вещества менее равномерно распределяются в толще воды, и фитопланктон может расти в местах их высокой концентрации, как правило, ближе к поверхности.

Большие различия в температуре между соседними участками океана также могут вызывать турбулентность и выносить больше питательных веществ из более глубоких вод, что еще больше стимулирует рост водорослей. Снимки показали, что цветение прибрежного фитопланктона за в ремя наблюдений увеличилось на 3,97 миллиона квадратных километров. В 2020 году они покрывали 8,6% всей площади Мирового океана.

Также учеными было обнаружено, что среднегодовое количество наблюдаемых цветков увеличилось на 59,2% в период с 2003 по 2020 год, что эквивалентно 2,19% в год. Это увеличение частоты цветения в значительной степени коррелирует с температурой океана, что позволяет предположить, что благоприятные для цветения сезоны в морях с умеренным климатом стали продолжительнее по причине более высоких температур, говорят исследователи. Частота цветения также увеличивалась с пространственным градиентом температуры во многих районах, включая Калифорнию, Персидский залив и Канарское течение. Это говорит о том, что слабые океанские течения, вызванные повышением температуры моря, способствуют росту водорослей.

В Китае, Иране, Вьетнаме и на Филиппинах исследователи также отметили увеличение использования удобрений за период исследования, что, вероятно, способствовало росту фитопланктона.

То же самое можно сказать об интенсификации аквакультуры в Финляндии, Китае, Алжире, Гвинее, Вьетнаме, Аргентине, России и Уругвае.

Исследователи надеются, что их данные помогут лучше понять механизмы, которые вызывают и рассеивают цветение прибрежного фитопланктона. Это может помочь руководству стран мира более реалистично оценить риски вредоносного цветения водорослей и принять решение о стратегиях, помогающих уменьшить их возникновение.

«Многие цветущие водоросли полезны, особенно с точки зрения их положительного воздействия на экосистемы, а также на дикие и фермерские промыслы, — пишут авторы. - Результаты нашего исследования также могут внести свой вклад в политику и управление экологическими программами, чтобы способствовать росту полезных водорослей».