У Південному океані знайдено те, що регулює кліматичну систему Землі: вчені помітили це вперше

Океани покривають більшу частину поверхні нашої планети та відіграють важливу роль у роботі всіх систем Землі. Важлива роль Південного океану в біологічних процесах і вуглецевому циклі була відома, але в новому дослідженні вчені знову підтвердили це. Команда вперше показала недооцінену роль неорганічних частинок цинку (Zn) у цих циклах — результати засновані на польових даних, пише PHYS.org.

Відомо, що саме Південний океан відіграє найбільшу роль у глобальній продуктивності фітопланктону, який відповідає за поглинання вуглекислого газу з атмосфери планети. У цих процесах цинк, присутній у морській воді, є важливим мікроелементом, що має вирішальне значення для багатьох біохімічних процесів у морських організмах, а особливо для цвітіння полярного фітопланктону.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Коли цвітіння фітопланктону гине, цинк вивільняється, проте вчені були спантеличені невідповідністю між цинком і фосфором — ще однією речовиною, необхідною для життя в земних океанах. Обидві ці поживні речовини перебували в однакових регіонах фітопланктону, проте зв'язку між ними не спостерігалося. Водночас дослідники часто спостерігали сильний зв'язок між цинком і розчиненим кремнеземом.

За словами співавтора дослідження, фахівця з екологічної та морської біогеохімії в Стелленбоському університеті, професора Олександри Ройчоудхурі, тепер їм із командою вперше в історії вдалося пояснити біогеохімічні процеси, що керують циклом цинку в океані.

З 2013 року команда приєдналася до трьох експедицій південноафриканського полярного дослідного судна SA Agulhas II, що перетинає Південний океан на шляху до Антарктиди влітку і взимку. У результаті вченим вдалося зібрати зразки води з поверхні та глибин океану, а також відкладень.

Автори дослідження зазначають, що вивчення Південного океану є надзвичайно важливим для науки, оскільки він являє собою центральний вузол глобальної циркуляції світового океану. По суті, процеси, що відбуваються в Південному океані, відбиваються на водних масах, які потім переносяться в Атлантичний, Індійський і Тихий океани.

Далі вчені провели поетапний аналіз зібраних зразків, використовуючи методи рентгенівської спектроскопії на синхротронній установці — це дало їм змогу вивчити зразки на атомному і молекулярному рівні.

Результати показують, що влітку вища продуктивність призводить до більшого вмісту цинку в органічній фракції поверхневих вод океану, який є легкодоступним для фітопланктону. Водночас учені виявили, що високі концентрації цинку в зразках також пов'язані з уламками каміння і землі, а також атмосферним пилом.

Зазначимо, що в океані взаємодія між асоціацією або дисоціацією цинку з частинок має вирішальне значення для поповнення розчиненого цинку і підтримки морського життя. За словами команди, вони виявили, що через погані умови взимку частинки цинку буквально поглинаються неорганічними твердими речовинами, наприклад, кремнеземом, доступним у великій кількості у формі діатомових водоростей, а також оксидів заліза та алюмінію.

Простими словами, цинк, пов'язаний з органічними речовинами, легко засвоюється морським життям, проте в мінеральній фазі його нелегко розчинити, а тому він не доступний для засвоєння морським життям. У цій формі частинки Zn можуть утворювати великі агрегати й опускатися в глибини океану, де вони стають недоступними для поглинання фітопланктоном.

Ройчоудхурі зазначає, що настільки докладне розуміння глобального циклу цинку має важливі наслідки в контексті потепління океанів. Тепліший клімат посилює ерозію, що призводить до збільшення кількості пилу в атмосфері, який згодом потрапляє в океан. Більше пилу означає більше поглинання цинку, що призводить до того, що менша його кількість доступна для фітопланктону та іншого морського життя.

Команда вважає, що їхні результати відкривають двері для дослідження інших важливих мікроелементів — наприклад, міді, кадмію і кобальту, які в майбутньому також можуть зазнати змін у майбутньому через потепління клімату.

Раніше Фокус писав про те, що океани на Землі не завжди були солоними: звідки там узялося стільки солі.