|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диметилсульфид из морских водорослей
Воздействие климата на фитопланктон и экосистему океана
|
|
|
1. Море - это не только огромная водная поверхность, но также полна жизни, и в постоянного взаимодействия с воздухом стихия. Фото: Том Белл
|
Растения океана и их запахи
Мы знаем, что деревья для роста поглощают углекислый газ, и что они источают определенный запах, запах леса. Когда деревья пахнут, они выпускают органические соединения. Растения в океане делают то же самое. Они поглощают углекислый газ, и вы чувствуете на побережье запах моря. Конечно, вы чувствуете не запах воды, а некоторые газы, источаемые водными растениями. |
Если вам захотелось бы увидеть другие организмы фитопланктона, пожалуйста откройте вебсайт , где представлены эти снимки. http://www.marbot.gu.se/sss/SSShome.htm
Click here!
Считается, что в океанах имеется в1000 раз меньше биомассы, чем на суше. Фитопланктон живет только одну неделю, затем отмирает. Падая в глубину моря, создает там питательные вещества, если только они не будут съедены бактериями. Из-за быстрого жизненного цикла фитопланктона, в океанах, как и на суше, уже через год формируется много органического материала. |
Группа исследователей профессора Лисса в Университете Восточной Англии, партнера ACCENT, с 1984 года измеряла количество DMS в океане. Зачем? Нам известно, что фитопланктон – основной компонент пищевой цепочки в океане. Но при чем здесь DMS? Ученые-климатологи полагают, что этот газ, произведенный фитопланктоном, является одним из самых важных содержащих серу газов в нашей атмосфере. В воздухе этот газ окисляется и формирует частицы, состоящие, прежде всего, из серной кислоты. Частицы вносят свой вклад в кислотность атмосферы и способствуют образованию облаков над океаном (см. Контекст). Формирование облаков и их влияние на радиацию, излучаемую Солнцем и возвращающуюся с Земли, очень важно для регулирования нашего климата.
|
|
|
|
4. Исследовательские экспедиции не всегда проводятся в спокойных условиях для ученых. Том Белл сделал фотографию научного рейда в открытом море, во время большого его волнения. Нажмите для увеличения! (160 K)
|
|
Таблица: Глобальный вклад серы в атмосферу, по наблюдениям Рафела Симо (2001 г.)
В настоящее время человек своей деятельностью эмиссирует в атмосферу больше соединений, содержащих серу, чем природа. Но DMS из океана все еще вносит больший вклад в содержание серы в атмосфер, и остается там в течение более длительного времени, чем от человеческой деятельности.
Источник |
Глобальная эмиссия S [тeраграммы S в год] (среднее, диапазон) |
Доля эмиссии [%] |
Доля в сульфатов [%] |
Искусственный |
70 (60-100) |
70 |
37 |
Вулканический |
7 (4-16) |
7 |
18 |
Биогенный |
22 (15-50) |
23 |
42 | > 90 % биогенной эмиссии – DMS из океана |
|
|
5. Том Белл, научный сотрудник Университета в Восточной Англии, и рецензент этой статьи, в лаборатории во время проведения анализов.
|
|
|
Может ли фитопланктон регулировать климат?
Согласно теориям Дарвина о мутации и селекции, разновидность особи сохраняется в долгосрочной перспективе, если влияние окружающей среды является благосклонным для ее выживания и неблагосклонным для ее конкурентов. Исследовав важность воздействия эмиссии DMS на нашу систему климата, ученые полагают, что фитопланктон испускает DMS для регулирования климата в океане для своей же пользы (CLAW- теория). |
Так как люди своей деятельностью также изменяют климат (глобальное потепление воздуха и моря) и условия жизни в океанах (например, нарушение питательной среды организмов), обратная связь фитопланктона и циклов DMS имеет большой интерес. Это явление было изучено в более чем 150 исследовательских экспедициях, а результаты были опубликованы в более чем 1000 статьях.
Таблица: Пример протокола проб CTD. По данным глубины, света, а также по состоянию организмов в бутылках, мы можем узнать об их условиях жизни. Количество света, проникающего через воду к определенной глубине, показывает, насколько биологически активной является вода и сколько частиц она содержит. 0,1 % света в прибрежных районах может наблюдаться и на меньшей глубине.
|
|
|
Номер бутылки |
Доля света поверхности [%] |
Глубина [м] |
12 |
100 |
0/5 |
11 |
50 |
10 |
10 |
30 |
25 |
9 |
15 |
40 |
8 |
5 |
60 |
7 |
1 |
100 |
6 |
0,1 |
150 |
5 |
<0,1 |
200 |
|
|
|
|
6. a + b) Забор проб CTD: чтобы больше узнать о жизни в океане, ученые берут образцы. С судна, в море, производятся измерения проводимости, температуры и глубин (CTD). На судне оборудовано 12 или более батометров, которые могут забирать пробы воды с организмами из различных глубин моря. Фото а): от НАСА, фото б): от Тома Белла. Щелкните на фото для увеличения (70 K)
|
|
Что мы теперь знаем?
Теперь мы понимаем, что механизмы пищевой цепочки в море более сложны. DMS в атмосфере, как сейчас полагают, имеет воздействие на климат, а климат, вероятно, в свою очередь, влияет на рост фитопланктона. Однако, ситуация не столь проста, как показано ниже в схеме 1. Фитопланктон не испускает DMS непосредственно. Он испускает соединение – диметилсульфониопропионат (DMSP), который не переходит в воздух и, при определенных условиях, химически преобразовывается в DMS. DMSP служит сигналом морским особям для коммуникации и играет роль в их осморегуляции (мешает их клеткам разрушаться из-за изменения солености океанских вод.). Не только фитопланктон, но также и бактерии, играют роль в регулировании эмиссии DMSP и преобразования в DMS после отмирания клеток фитопланктона. Действительность более сложна, чем предполагала первая гипотеза CLAW. Различные особи фитопланктона реагируют по-разному на свет и температурные изменения, и не все из них производят те же самые количества DMSP. |
Теперь можно сказать, что многие части пищевой цепочки в океанах и их взаимодействия нам были бы понятны, если можно было точно объяснить, как живые организмы в океанах взаимодействуют с системой климата. Полезно знать это по многим причинам: люди своей деятельностью согревают океаны, изменяют их питательный состав, в особенности у берегов, добавляют углекислый газ в атмосферу, который окисляет океаны (углекислота), также добавляют серу в воздух больше, чем естественная эмиссия фитопланктона и выбросы вулканов вместе взятые. У нас даже были идеи о корме фитопланктона в океанах, чтобы заставить его расти и поглощать больше углекислого газа для уменьшения парникового эффекта. Мы видим, что во взоимодействии морской флоры и фауны существуют очень сложные циклы обратной связи, которые имеют последствия не только для мельчайших организмов и рыбы в море, но также и для нашего климата. |
Автор: Элмар Ухерек – Институт Химии Макса Планка, Майнц Рецензент: Том Белл - Университет Восточной Англии, Норидж |
|
|
|