Океаны покрывают 70 процентов поверхности Земли. Виды животных и растений, скрытые в этих огромных просторах и почти бездонных глубинах, исследованы относительно мало по сравнению с видами наземных экосистем.
На сегодняшний день очень мало известно о распределении планктона — тех организмов, которые слишком малы, чтобы плыть против океанских течений. В крупномасштабном проекте, координируемом исследователями ETH Zurich и Университета Восточной Англии (Великобритания), ученые из множества университетов объединили свои усилия, чтобы выяснить, когда и где встречаются виды планктона, и определить, сколько углерода они поглощают.
В 500 000 населенных пунктах по всему миру они собрали данные о видовом разнообразии и биомассе планктона.От бактерий до мелких ракообразных
Теперь они объединили эти данные в глобальный атлас. Публикация была выпущена недавно под названием MAREDAT в специальном выпуске журнала Earth System Science Data и предоставляет информацию об организмах от фитопланктона и бактерий размером всего один пикометр (одна миллиардная метра) до зоопланктона сантиметрового размера, такого как как криль и другие мелкие ракообразные. Несмотря на крошечный размер отдельных организмов, планктон играет решающую роль в океанах: с одной стороны, планктон является важным двигателем глобальных биогеохимических циклов, а с другой стороны, они составляют основу пищевых цепей в морских экосистемах. .Например, фитопланктон поглощает CO2 для фотосинтеза, выделяет кислород в атмосферу и уносит значительную часть поглощенного углерода в глубины океанов, когда умирает и опускается на землю.
Таким образом, фитопланктон удаляет CO2 из атмосферы и вносит свой вклад в регулирование глобального климата. Планктон также контролирует морской цикл азота и даже может влиять на образование облаков через цикл серы. Зоопланктон, такой как криль, является важным источником пищи для китов, рыб и других морских видов, находящихся на более высоких уровнях пищевой цепи, которые, в свою очередь, эксплуатируются людьми.
Глобальная головоломка из сотен тысяч записей данныхМайке Фогт, старший научный сотрудник Института биогеохимии и динамики загрязнителей ETH Zurich, координировала проект вместе со своими британскими коллегами из Университета Восточной Англии. «Анализ данных с полумиллиона геодезических станций был невероятно амбициозным мероприятием и был бы невозможен без международного сотрудничества», — говорит Фогт. Ученые просмотрели базы данных и публикации и даже извлекли данные из рукописных заметок. Перед использованием для расчета биомассы данные тщательно контролировались.
Особенно много времени потребовалось для того, чтобы убедить различные исследовательские институты, которые собирают такие данные, принять участие, и стандартизировать различные вклады, некоторые из которых были историческими.
Данные о планктоне для науки о климатеЭти данные помогают нам понять, как планктонные организмы организованы в экосистемы. Например, они могут дать представление о биоразнообразии различных океанических регионов. Ученых особенно интересуют сведения о том, какие виды встречаются вместе и указывают ли они на определенные места обитания и биогеографические области со схожими биогеохимическими функциями.
Исследователи надеются, что эти данные прольют свет на роль, которую планктон играет в различных океанических регионах как движущая сила различных биогеохимических циклов Земли.Вот почему данные также ценны для ученых-климатологов, у которых теперь есть более прочная база данных для проверки своих моделей.
До сих пор они работали с простыми моделями экосистемы океана, которые различают не более двух видов зоопарка и фитопланктона. Если ученым удастся более точно составить карту экологического разнообразия, учитывая большее количество типов планктона, это позволит более точно прогнозировать роль океана как поглотителя углерода.Нарушенная экосистема«Люди разрушают океаническую систему разными способами и на разных уровнях пищевой цепи», — говорит Мейке Фогт.
По ее словам, поскольку океанические экосистемы очень сложны, у нас все еще есть лишь смутное представление о будущих последствиях чрезмерного вылова рыбы и закисления океана, например, особенно если мы не знаем, какие виды встречаются и где встречаются. Что действительно показывает первоначальный анализ MAREDAT, так это то, что в морских глубинах обитает гораздо больше организмов, чем предполагалось до сих пор. Кроме того, похоже, что в мировом океане зоопланктон имеет по крайней мере такую же биомассу, как и фитопланктон. «Это удивительно, поскольку в земных системах обычно бывает наоборот, где растений больше, чем животных», — говорит Мейке Фогт.
Ее группа также использует MAREDAT для формирования фундаментальных гипотез об экологическом разнообразии и проверки своих моделей на вновь полученных данных.«В настоящее время мы можем создать начальные элементарные карты распределения с помощью статистических моделей. Однако эти карты сильно изменятся в следующие десять лет, потому что у нас слишком мало образцов из некоторых регионов, чтобы сопоставить их точно», — говорит Мейке Фогт.
Южная часть Тихого океана и некоторые районы Южного океана практически не изучены. Вот почему ученые хотят впервые пересмотреть MAREDAT в 2015 году.
Цель состоит в том, чтобы собрать еще больше данных, чтобы впоследствии задокументировать изменения в сообществах планктона.