espere ACCENT online magazine
Printer friendly version of this page
Home    ACCENT Educ.    Science in ACCENT    en    es    fr    de    it   
Спецвыпуск: МГЭИК 2007 Изменение климата
№ 10 Сентябрь 2006 Эмиссии в Африке
№ 9 Июль 06 Воздушный транспорт
Спецвыпуск: Июнь 06 Саммит по климату
№ 8 Апрель 2006 Озон и цикл N2
№ 7 Март 2006 Моделирование климата
№ 6 Февраль 2006 кислотные дожди
№ 5 Январь 2006 сера океана
И: Газы серы
К: Пищевая цепь в воде
З: Занятия
С: Ссылки
I: Информация для преподавателей
Спецвыпуск: Ноябрь 05 Оззи Озон
Спецвыпуск: Сентябрь 05 Циклоны
№ 4 Октябрь 2005 свет/спутники
№ 3 Сентябрь 2005 метан/энергия
Спецвыпуск: Июль 05 Парниковая Земля
№ 2 Июнь 2005 лес/аэрозоль
№ 1 Май 2005 растительность / СО2
     
Загрузить:    Word    PDF

Диметилсульфид из морских водорослей

Воздействие климата на фитопланктон и экосистему океана

 

dawn over the sea

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.
 

Chaetoceros eibenii

2. Chaetocerus eibenii является диатомовой водорослью

Один из таких газов – органическое вещество диметилсульфид (DMS), испускаемый  одноклеточными морскими водорослями, плавающими среди  многих подобных, в морской воде. Мы называем эти морские водоросли "фитопланктоном". В море имеется большое разнообразие видов  фитопланктона. Организмы часто принадлежат к группам: "диатомовых водорослей" или "динофлагеллятов".

Dinophysis dens

3. Dinophysis dens является динофлагеллятом

    

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.
 

big seas

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
eраграммы 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
 

Tom Bell

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.

 

CTD package

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

CTD sampling

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.
 

CLAW theory

7. a) CLAW теория: регулирует ли фитопланктон климат для собственной выгоды?

ocean scheme 2

7. b) Новые исследования освещают более сложную картину взаимодействия в океанах.

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

 top

ACCENT / ESPERE

last updated 27.05.2007 | © ACCENT - Atmospheric Composition Change 2013