Глубина 1800 метров, горячие источники и толчки: так рождаются гигантские цветения

В глубинах Южного океана подо льдами Антарктиды происходят процессы, способные влиять на жизнь у самой поверхности воды. Новые данные показывают, что землетрясения могут усиливать работу гидротермальных источников, подпитывая масштабные вспышки планктона. Эти микроскопические организмы лежат в основе всей антарктической пищевой цепи. Об этом сообщает научное издание со ссылкой на исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience.

Вулканический хребет под толщей океана

На глубине около 1800 метров под Южным океаном тянется вулканический хребет, усеянный гидротермальными источниками. Они выбрасывают горячую воду, насыщенную железом и другими химическими элементами, которые служат питательной средой для микроскопического планктона.

Эти микроорганизмы становятся пищей для криля и других ракообразных, а затем — для пингвинов, тюленей и китов. Таким образом, энергия из глубин океана напрямую поддерживает экосистемы Антарктиды и связана с тем, как Южный океан поглощает тепло.

Неожиданный фактор — землетрясения

Новое исследование показало, что дополнительным источником энергии для гидротермальных систем могут быть землетрясения. Сейсмическая активность вызывает резкие выбросы питательных веществ, которые поднимаются к поверхности и стимулируют рост планктона на огромных площадях.

"Работа предоставляет убедительные доказательства того, что глубоководные землетрясения помогают обеспечивать питательными веществами жизнь на поверхности", — отмечает глубоководный биохимик Школы океанографии Вашингтонского университета Джозеф Резинг.

Загадка антарктического цветения

Несмотря на суровый климат, воды вокруг Антарктиды ежегодно переживают масштабные цветения фитопланктона. Особенно интенсивные процессы наблюдаются над Австралийско-Антарктическим хребтом — зоной контакта австралийской и антарктической тектонических плит.

В 2014 году одно из таких цветений охватило около 266 тысяч квадратных километров — площадь, сопоставимую с территорией Новой Зеландии. Подобные явления всё чаще сопоставляют с тем, как современные технологии позволяют отслеживать движение зоопланктона в разных районах Мирового океана.

Связь глубин и поверхности

Первые намёки на связь между глубоководными источниками и поверхностным планктоном появились в 2019 году, когда учёные обнаружили цветения над Юго-Западным Индийским хребтом. В 2021 году аналогичный механизм был зафиксирован и над Австралийско-Антарктическим хребтом.

"Идея о том, что гидротермальные источники могут стимулировать цветение на поверхности, довольно нова", — говорит климатолог и ведущий автор исследования Кейси Шин.

Железо как ключевой элемент

Гидротермальные источники выбрасывают железо — один из главных факторов роста фитопланктона. Ранее считалось, что этому элементу требуются десятилетия или даже столетия, чтобы достичь поверхности, при этом он успевает распространиться на тысячи километров.

Однако новые данные указывают на более быстрый механизм переноса, связанный с сейсмической активностью, который может доставлять питательные вещества вверх всего за месяцы.

Данные за несколько десятилетий

Команда Шин проанализировала спутниковые наблюдения с 1997 по 2024 год, архивы землетрясений и результаты глубоководных химических экспедиций. Выяснилось, что максимальные вспышки фитопланктона происходили после землетрясений магнитудой 5 и выше, случавшихся за несколько недель или месяцев до начала сезона роста.

"Такая связь предполагает, что вулканическое железо поднимается к поверхности значительно быстрее, чем мы думали", — поясняет Резинг.

Почему это важно для климата

Планктон Южного океана играет ключевую роль в регулировании глобального углеродного баланса, поглощая углекислый газ из атмосферы. Если гидротермальные источники способны быстрее выбрасывать свои вещества наверх, это влияет и на скорость обмена углерода между океаном и воздухом.

Это означает, что некоторые климатические модели могут недооценивать роль глубинных процессов в формировании климата планеты.

Что дальше изучат учёные

Исследователи планируют расширить анализ на другие районы Южного океана и проверить, действуют ли аналогичные механизмы вдоль Тихоокеанского Антарктического хребта. Особый интерес вызывает и Тихоокеанское огненное кольцо, на которое приходится большая часть мировой сейсмической активности.

"Мы явно недооцениваем некоторые физические механизмы, действующие в Южном океане", — подчёркивает Кейси Шин.

Сравнение: спокойный океан и сейсмически активные зоны

В районах без тектонической активности питание фитопланктона зависит в основном от ветров и сезонного перемешивания вод. В зонах же гидротермальных хребтов землетрясения могут становиться дополнительным фактором, резко усиливающим продуктивность экосистем.

Плюсы и минусы нового открытия

Новые выводы расширяют понимание океанических процессов, но поднимают и новые вопросы.

Плюсы:

• объясняют масштабные цветения планктона;

• уточняют роль глубинных процессов;

• важны для климатических моделей.

Минусы:

• требуют подтверждения в других регионах;

• зависят от точности сейсмических данных;

• усложняют прогнозирование экосистем.

Советы шаг за шагом для дальнейших исследований

1. Расширить наблюдения на другие океанические хребты.

2. Совместить сейсмические и биологические данные.

3. Уточнить скорость переноса железа в воде.

4. Адаптировать климатические модели с учётом новых факторов.

Популярные вопросы о планктоне и землетрясениях

Как землетрясения влияют на океан?
Они усиливают выбросы веществ из гидротермальных источников.

Почему важен фитопланктон?
Он лежит в основе морских пищевых цепей и поглощает углекислый газ.

Где это происходит чаще всего?
В районах тектонических хребтов Южного океана.