Окисление океана стало одним из главных факторов Большого вымирания, случившегося на границе Пермского и Триасового геологических периодов, 252 млн лет назад. К таким выводам пришли ученые из Эдинбургского университета (Шотландия) под руководством получающего докторскую степень Мэтью Кларксона (Matthew Clarkson). Их научную статью об этом, опубликованную в журнале Science, коротко пересказывает газета The Independent.

Окисление океана в древности убило почти всех живых существИсследования, проведенные шотландскими учеными в пустыне в ОАЭ, показали, что в слоях горных пород, которые сформировались на морском дне 252 млн лет, содержится гораздо больше изотопа бора, чем в более молодых и более старых слоях. Это отражает рост уровня кислотности (pH) древней воды. Иначе говоря, именно в указанное время кислотность вод древних океанов резко повысилось.

Почему же это произошло? Доказано, что причиной послужили извержения супервулканов, так называемых «Сибирских траппов», которые продолжались около миллиона лет и привели к выбросу в атмосферу гигантских объемов углекислого газа. По этой причине сначала в древних океанах стало не хватать кислорода, что уже нанесло по живым существам сильный удар, а потом еще и повысилась кислотность воды — за счет того, что океан начал поглощать из атмосферы углекислоту. Это «добило» морскую фауну: согласно палеонтологическим данным, тогда погибло до 96% всех видов морской флоры и фауны.

Описываемые процессы были важной частью произошедшего на рубеже Пермского и Триасового периодов Большого вымирания, самого масштабного в истории Земли. Тогда пришлось несладко не только жителям океанов, но и сухопутной флоре и фауне: она недосчиталась примерно 70% видов. В том числе, вымерли даже многие виды насекомых, известных своей живучестью. Погибли также древние леса, шумевшие по всему древнему гигантскому континенту Пангея, от полюса до полюса.

Хуже всего то, что происходящие сегодня процессы пугающе похожи на первые этапы той древней катастрофы. Человечество и без супервулканов отлично «справляется» с насыщением атмосферы углекислым газом, кислотность Мирового океана растет (в NASA теперь решили следить за ее уровнем с помощью спутников), и в некоторых морях это уже угрожает снижением биоразнообразия.

«Ученые подозревали, что окисление океана имело место во время крупнейшего массового вымирания всех времен, но прямых доказательств до сих пор не было, — говорит Кларксон. — Это открытие вызывает беспокойство, учитывая, что сегодня мы уже можем видеть повышение кислотности океана в результате производимых человечеством выбросов углекислого газа».

Источник: Научная Россия

Увеличение кислотности морской воды может привести к коренным изменениям азотного цикла.

Схема азотного круговорота в океане (иллюстрация авторов работы)Азот — одно из важнейших питательных веществ в океане. Все организмы от микробов до голубых китов с помощью азота образуют белки и другие нужные соединения. Некоторые микроорганизмы используют определённые химические формы азота в качестве источника энергии. Одна из групп таких микроорганизмов — окислители аммиака — играет ключевую роль в определении того, какие формы азота присутствуют в океане.

Между тем очень мало известно о том, как окисление океана может повлиять на жизнедеятельность окислителей аммиака и прочих важных микроорганизмов.

Майкл Беман из Гавайского университета и его коллеги поставили шесть экспериментов в двух океанах. В каждом случае, когда исследователи повышали уровень кислотности воды, популяции окислителей аммиака сокращались. Результаты оказались на удивление похожими в разных регионах Мирового океана.

В ходе нитрификации океанов в атмосферу поступает один из главных парниковых газов — закись азота. Поэтому при прочих равных условиях снижение интенсивности этого процесса должно принести пользу. При падении рН морской воды на 0,1 учёные оценивают уменьшение выбросов закиси азота на величину, сопоставимую со всеми текущими выбросами этого газа в результате сжигания ископаемого топлива и промышленной деятельности.

Этот эффект, впрочем, может быть нивелирован другими формами глобальных экологических изменений — например, ростом осаждения азота в океане или снижением концентрации кислорода в некоторых областях океана.

Есть и другое возможное следствие. По мере того как двуокись углерода, образованная в результате человеческой деятельности, будет наполнять океаны, организмы, занимающиеся окислением аммиака, станут утрачивать свои конкурентные преимущества. В отдалённой перспективе это приведёт к тому, что нитраты перестанут быть основной формой хранения азота в океане и уступят своё место восстановленному аммонию.

С уменьшением среднего рН океана с 8,1 до 8,0 с нитратов на аммоний перейдёт до 25% особей, входящих в первое звено пищевой цепи. Последствия такого сдвига нелегко предсказать.

Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

22–26 октября на 164-м собрании Американского акустического общества Дэвид Браунинг из Род-Айлендского университета представит вместе с коллегами исследование, утверждающее, что растущее подкисление морей уже в ближайшее время может серьёзно повлиять на распространение в них звука. Ну и что? А то, что это даст эволюционные преимущества ряду видов, пользующихся дальними средствами подводной связи.

Хотя значительная часть попадающего в океаны углекислого газ безвозвратно откладывается на дне, немалое количество постоянно циркулирует в воде, ведя к падению pH и улучшению распространения инфразвука. (Иллюстрации S. Comeau et al.)«Мы называем это акустическим эффектом мелового периода, поскольку подкисление океана, вызванное глобальным потеплением, кажется, ведёт к акустически условиям, сходным с теми, что существовали 110 млн лет назад, в эпоху динозавров», — комментирует акустик.

Используя данные по историческим уровням бора в отложениях морского дна, характеризующим океанскую кислотность в последние 300 млн (как и содержание углекислого газа в атмосфере), г-н Браунинг попробовал смоделировать «звуковой ландшафт» мирового океана в ту эпоху.

Примерно 300 млн лет назад, ещё в палеозое, наступил такой момент, когда кислотность в океане — и, следовательно, скорость распространения низкочастотных звуковых колебаний — была на современном уровне, рассказывает учёный. Это совпало с близким по концентрации уровнем атмосферного углекислого газ (~0,039%). До этого, 400–600 млн лет назад, содержание двуокиси углерода было намного выше нынешнего — вплоть до кошмарных 0,6% (пятнадцатикратное превышение). Но после снижения концентрации углекислого газа, случившегося в районе 300 млн лет назад, ситуация не застаивалась. 250 млн лет назад CO₂ стал пребывать в атмосфере, что, понятно, сказывалось на подкислении воды. Например, 150–200 млн лет назад углекислоты в воздухе было 0,3% (в семь с лишним раз больше, чем сейчас), и звуки на частотах около 200 Гц и ниже распространялись в океане вдвое дальше.Увы, что китам хорошо, то моллюску — дефекты раковины, для роста которой нужен уровень pH повыше

«Эти данные важны во многих отношениях, — отмечает Дэвид Браунинг. — Они влияют на конструкцию и будущую эффективность сонаров. А равно на оценку уровней фонового низкочастотного шума в морях. И мы просто обязаны это учитывать, если хотим улучшить наше понимание звуковой среды морских млекопитающих».

Действительно, те же киты общаются на частотах ниже 200 Гц, а голубые киты и вовсе жить не могут без инфразвука (8–20 Гц). Интересно, что если сейчас такой звук позволяет голубым китам разговаривать на расстояниях до 33 км, то в будущем, к 2100 году, дистанция может как минимум удвоиться.

Кстати, низкочастотные приборы подводного акустического слежения способны регистрировать голоса китов на расстоянии до 1 600 км (при громкости до 188 дБ, что больше, чем у реактивного лайнера на взлёте), что, по сути, означает почти постоянное наличие шумов в «китовых диапазонах» уже сегодня и существенный рост таких шумов в ближайшем будущем.

Что ж, хоть кому-то глобальное потепление пойдёт на пользу…

Источник: КОМПЬЛЕНТА

Рост кислотности в океане, как ожидается, будет иметь тяжёлые последствия для организмов (прежде всего кораллов), но некоторые морские ежи имеют генетические инструменты, позволяющие им адаптироваться к негостеприимным условиям.

Морские ежи, как этот фиолетовый (Strongylocentrotus purpuratus), являются иглокожими и родственны морским звёздам. Помимо шипов у них есть трубочки, с помощью которых они передвигаются и даже дышат! (Фото kqedquest.)Результаты исследования были обнародованы на Третьем Международном симпозиуме «Океан в мире с высокой концентрацией углекислого газа» в Монтерее (США).

По мере роста атмосферной концентрации углекислого газа океан будет поглощать всё больше CO₂, и рН воды упадёт (напомним, чем ниже водородный показатель, тем выше кислотность среды). У кораллов и планктона появятся проблемы со снабжением скелетов карбонатом кальция, поскольку этого вещества в кислой воде попросту не будет хватать. Насчёт других организмов далеко не всё ясно.

Эволюционный биолог Гретхен Хофманн из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (США) и её коллеги обнаружили, что фиолетовый морской ёж (Strongylocentrotus purpuratus) способен адаптироваться к изменениям рН из-за широчайшей генетической вариативности популяций.

Морской биолог Стивен Палумби из Стэнфордского университета (США) полагает, что это открытие станет поворотным моментом в исследованиях последствий подкисления океана. Он сравнивает его с обнаружением того, что некоторые люди генетически застрахованы от заражения ВИЧ.

Учёные воспользовались естественной изменчивостью рН в прибрежных областях восточной части Тихого океана. Например, в штате Орегон pH падает с 8,1 до 7,6 в периоды апвеллинга, когда ветер заставляет подниматься из глубин воду, богатую углекислым газом. До 2100 года pH, равный 7,6, ни в каком другом месте океана не ожидается, подчеркнул на конференции Тайлер Эванс, научный сотрудник лаборатории г-жи Хофманн.

Г-н Эванс набрал взрослых ежей в Фогарти-Крик (местность на побережье штата Орегон с особенно низким pH), спарил их и вырастил потомство при нормальных (400 микроатмосфер) и повышенных (800) концентрациях диоксида углерода. Затем он проанализировал экспрессию генов в популяциях и обнаружил, что 150 генов, включившихся у животных, которые выросли в условиях низкого pH, в значительной степени связаны с транспортом кальция. Иными словами, они способствовали кальцификации в кислой воде.

Напротив, гены, активизировавшиеся при сходных условиях у коралла Acropora millepora, были иными.

Теперь исследователи хотели бы выяснить, какую цену платят морские ежи за такую адаптацию. По предварительным данным, у них в результате тратится больше энергии и повреждаются какие-то белки.

Это не единственные существа, способные справиться с подкислением океанов. Г-н Палумби представил доказательства масштабных генетических вариаций у красного ушка (Haliotis rufescens). Его группа обнаружила более 1 млн вариантов 19 тыс. выраженных генов у особей, живущих вдоль западного побережья Северной Америки в воде с различным уровнем pH.

Но у любой адаптации есть предел.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА