Океанографы раскрыли механизм хранения углерода в океане

Хизер Форрер, выпускница докторантуры Флоридского университета, и её исследовательская группа использовали масс-спектрометр Национальной лаборатории высоких магнитных полей для анализа тонущих частиц на молекулярном уровне. Автор: Хизер Форрер

Океанографы из Флоридского университета обнаружили важную связь между микробными процессами и экосистемной динамикой, что дает новое понимание механизмов хранения углерода в океане.

Исследование, охватившее несколько океанских регионов, показало, что условия в верхних слоях океана, такие как доступность питательных веществ и микробные взаимодействия, играют ключевую роль в формировании состава богатых углеродом частиц, которые опускаются в глубины океана.

Удивительно, но эти частицы сохраняли «отпечаток» поверхностной экосистемной динамики даже на больших глубинах, определяя, как углерод в конечном итоге секвестрируется. Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Поскольку океан является крупнейшим активным поглотителем углерода на Земле, понимание этих процессов имеет важное значение для глобального углеродного цикла.

«Эта работа была центральной в моей диссертации, представляя годы экспериментов, настойчивости и сотрудничества», — сказала Форрер. «Это огромный личный рубеж и важный вклад в более широкую область, предлагающий новый подход к давним, глобально значимым вопросам».

Органическое вещество в океане производится фитопланктоном, который образует основу морской пищевой сети. Частицы этого вещества опускаются с освещенной солнцем поверхности в глубины океана, эффективно удаляя углерод из атмосферы и храня его на протяжении десятилетий и тысячелетий.

«Однако при опускании это органическое вещество претерпевает сложные преобразования, которые долгое время озадачивали ученых», — пояснила Форрер. «Понимание этих изменений критически важно, поскольку от их скорости и степени зависит, как долго этот углерод будет заблокирован».

Исследовательская группа собрала тонущие частицы в Мексиканском заливе, экосистеме Калифорнийского течения и тропической части Индийского океана, чтобы изучить молекулярные изменения по мере их погружения.

Исследования в MagLab

Используя передовой масс-спектрометр Национальной лаборатории высоких магнитных полей, исследователи впервые смогли напрямую сравнить молекулярный состав тонущих частиц, собранных в разных океанских регионах на разных глубинах.

Они обнаружили, что в богатых питательными веществами регионах, таких как район апвеллинга у Калифорнии, где частицы производятся и быстро опускаются, более «свежий» углерод достигает больших глубин с минимальными молекулярными изменениями, что указывает на эффективный путь секвестрации углерода.

В отличие от этого, в бедных питательными веществами регионах, таких как Мексиканский залив, частицы опускаются медленнее и более интенсивно перерабатываются микробами, демонстрируя значительные молекулярные изменения и менее эффективно способствуя хранению углерода.

«Эти темы, какими бы далекими они ни казались, тесно связаны с нашей повседневной жизнью», — отметила Форрер. «Воздух, которым мы дышим, и климат Земли в значительной степени контролируются океаном и процессами, исследуемыми в этой публикации».

Больше информации: Heather J. Forrer et al, The molecular-level diagenetic clock of sinking marine organic matter, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2504769122