Как волны тепла влияют на арктический фитопланктон

Основа морской пищевой сети Арктики — фитопланктон — реагирует на волны тепла совсем иначе, чем на постоянно повышенные температуры. Это было обнаружено в ходе первых целевых экспериментов по этой теме, которые недавно были проведены на станции AWIPEV Института Альфреда Вегенера. Поведение фитопланктона в первую очередь зависит от фаз охлаждения после или между волнами жары, как показано в исследовании, только что опубликованном в журнале. Достижения науки.

Волны тепла, которые в последние годы мы все чаще наблюдаем по всему миру, также становятся все более распространенными в Арктике. Во время волны жары теплеет не только воздух, но и океан — температура существенно превышает среднесезонное значение как минимум пять дней подряд. Но как эти кратковременные колебания температуры влияют на полярные организмы, остается во многом неясным.

Чтобы пролить свет на этот аспект, группа под руководством доктора Клары Вольф (университеты Гамбурга и Констанца) и доктора Бьёрна Роста из Института Альфреда Вегенера и Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI) провела эксперименты, чтобы выяснить, как одноклеточные водоросли, фитопланктон, отреагировали на эти экстремальные события. Учитывая роль фитопланктона как основы морской пищевой сети, изменения в нем могут отразиться на всей арктической экосистеме.

В ходе инкубационных экспериментов на станции AWIPEV на Шпицбергене исследователи позволили естественным сообществам фитопланктона из близлежащего Конгсфьорда расти в течение 20 дней при различных условиях — нормальной и повышенной, но постоянной температуре (2°C, 6°C, 9°C).

Для сравнения они подвергли фитопланктон повторяющимся волнам тепла различной интенсивности (6°C, 9°C), каждая из которых длилась пять дней с трехдневной фазой охлаждения при средней сезонной температуре (2°C) между ними. Различные типы образцов собирались через определенные промежутки времени, чтобы охарактеризовать физиологические реакции и любые потенциальные видовые сдвиги.

«При стабильных температурах даже экстремальное повышение +7°C приводило к ускорению роста и повышению продуктивности при удивительно небольших изменениях в составе видов даже в течение нескольких недель», — говорит Вольф о результатах экспериментов.

«Напротив, последствия волн тепла значительно более сложны и не следуют одной и той же схеме. Это означает, что наши знания о постоянном повышении температуры не могут быть легко применены к этим краткосрочным теплым периодам, которые обычно длятся всего несколько дней. .»

Одна из причин разницы, по-видимому, заключается в том, что не только воздействие повышенных температур оказывает большое влияние на производительность, но также и особенно фазы охлаждения после или между периодами жары — и об этих эффектах известно очень мало.

«Мы только начинаем понимать, как тепловые волны могут влиять на полярные регионы», — говорит биолог Рост из AWI. «Наше исследование представляет собой важный первый шаг и показывает, какие аспекты волн тепла и какие процессы, связанные с фитопланктоном, нам необходимо более внимательно изучить. Кроме того, наше исследование показывает, что то, что мы знаем о процессах и эффектах постоянно более высоких температур, может нельзя просто применять один к одному».

Фактически, сценарии, включающие колебания температуры, могут вызывать широкий спектр последствий, поэтому прогнозировать их последствия сложнее, чем в случае непрерывного потепления.

Соответственно, чтобы разработать более точные прогнозы и модели относительно того, как первичная продукция и арктическая экосистема будут меняться в ответ на изменение климата, недостаточно исследовать влияние средних температур; последствиям температурных колебаний необходимо уделять больше внимания. Хотя стабильный прогрев до определенной температуры повышает производительность, некоторые волны жары могут ее снижать, а другие – повышать.

Поэтому лучшее понимание последствий переменных температур, особенно фаз похолодания, имеет важное значение для улучшения прогнозов потенциальных изменений биоразнообразия. Исследования фитопланктона в данном случае имеют решающее значение, поскольку изменения в основе пищевой цепи могут повлиять на все более высокие трофические уровни, вплоть до рыболовства.