Установлен точный механизм, который стоит за ежегодным массовым цветением саргассума в Атлантике

Исследование, выполненное международной группой специалистов под руководством Института химии Общества Макса Планка и опубликованное в Nature Geoscience, указывает на взаимодействие двух ключевых источников питательных веществ — глубинного фосфора и азота, который производят цианобактерии, живущие на поверхности самих водорослей. Эти факторы вместе формируют условия, позволяющие саргассуму стремительно наращивать биомассу и формировать протяжённые плавающие поля, охватывающие тропическую часть Атлантики и Карибский бассейн.

К началу июня этого года объёмы саргассума, по оценкам, достигли примерно 38 миллионов тонн — рекордный показатель, приведший к масштабному выбросу водорослей на берега Карибских островов, северной части Южной Америки и Мексиканского залива. На суше такие скопления быстро разлагаются и выделяют резкий запах, создавая дискомфорт для местных жителей и туристов. При этом в открытом океане саргассум выполняет важную роль: служит укрытием и пищей для рыб, черепах и многих других видов морских животных.

Регулярные скопления саргассума, известные как Большой атлантический саргассовый пояс, начали отслеживать в 2011 году. Эта гигантская полоса водорослей перемещается от района экватора к Карибскому морю под воздействием сильных восточных ветров. На протяжении многих лет оставалось неясным, что именно обеспечивает столь интенсивный рост биомассы. Среди распространённых гипотез фигурировали сельскохозяйственные стоки, вырубка лесов и перенос питательных веществ с атмосферной пылью. Однако с накоплением наблюдений стало очевидно, что эти источники не объясняют устойчивое увеличение объёмов саргассума.

Исследователи установили, что ключевую роль играет сильный экваториальный апвеллинг — подъём холодных, богатых фосфором глубинных вод. Эти массы поднимаются к поверхности у экватора и с течениями перемещаются в направлении Карибского бассейна. Дополнительный фосфор способствует росту цианобактерий, которые обитают прямо на поверхностных частях бурых водорослей. Эти бактерии фиксируют атмосферный азот, преобразовывая его в форму, доступную саргассуму. Такое симбиотическое партнёрство обеспечивает водоросли стабильным источником азота, особенно в районах, где другие водоросли испытывают дефицит этого элемента.

Чтобы проследить, как менялись эти процессы в исторической перспективе, исследовательская группа изучила коралловые керны, извлечённые в разных районах Карибского моря. Кораллы работают как долговременный природный архив: по мере роста они отражают химический состав морской воды, включая соотношение изотопов азота. Периоды активной азотфиксации сопровождаются снижением доли тяжёлого изотопа, и анализ коралловых слоёв за последние 120 лет показал отчётливое усиление этого процесса в последние десятилетия. Измерения современных образцов воды, собранных научно-исследовательским судном Eugen Seibold, подтвердили, что кораллы надёжно фиксируют такие изменения.

Как отмечает ведущий автор исследования Джонатан Юнг, первые измерения выявили два пика азотфиксации — в 2015 и 2018 годах. Это совпадает с двумя годами рекордного цветения саргассума. Сравнение данных о биомассе и коралловых реконструкций показало устойчивую связь между этими процессами начиная с 2011 года — периода, когда необычно сильные ветры впервые перенесли саргассум из Саргассова моря далеко в тропическую часть Атлантики.

Команда исключила альтернативные гипотезы: перенос железа сахарской пылью, сток из крупных рек вроде Амазонки и Ориноко, а также влияние человеческой деятельности на побережье не совпадают с периодами и масштабами цветения. По словам исследователей, решающим фактором является именно избыточное поступление фосфора с глубинными океаническими водами, а механизм роста биомассы определяется сочетанием фосфора и азота, поставляемого цианобактериями.

Согласно выводам учёных, подъём фосфорсодержащих вод зависит от климатических условий: более низкие температуры поверхности моря в тропической части Северной Атлантики и более высокие — в южной создают перепады давления, которые меняют силу и направление ветров. Эти ветры оттесняют тёплые поверхностные воды, позволяя глубоким слоям подняться вверх. Мониторинг ветровых условий, температуры поверхности моря и интенсивности апвеллинга может стать основой для прогнозирования будущих вспышек саргассума.

Руководитель исследовательской группы Альфредо Мартинес-Гарсия отметил, что дальнейшая судьба саргассума в тропической Атлантике будет зависеть от того, как глобальное потепление изменит механизмы подъёма фосфорсодержащих глубинных вод. В ближайшие годы исследователи планируют расширить анализ, изучив кораллы из новых участков Карибского региона. Эти данные помогут лучше понять долгосрочные процессы в океане и поддержать прибрежные сообщества, которые сталкиваются с экологическими и экономическими последствиями массового цветения саргассума.

Фото: © Arkadij Schell
 

Источник/фото: НИА «Экология»