Но теперь международная группа ученых начала выяснять, как океан поглощает углерод из атмосферы, способствует глобальному потеплению и переносит его на дно моря.Новое исследование устанавливает важную роль планктонных сетей в удалении углерода из атмосферы и его депонировании глубоко в океане. И это открывает возможности для заботы об океане, побуждая его поглощать больше углерода.
Эти знания были получены в ходе беспрецедентной трехлетней экспедиции по океанам Тары, в ходе которой команда из более чем 200 экспертов вышла в море, чтобы составить каталог и лучше понять невидимых обитателей океана, от крошечных животных до вирусов и бактерий.Последнее из серии исследований проекта опубликовано в сегодняшнем выпуске журнала Nature и включает работы Мэтью Салливана, доцента микробиологии в Университете штата Огайо, и Дженнифер Брам и Саймона Ру, исследователей, получивших докторскую степень в лаборатории Салливана.«Мы пытаемся понять, опускается ли углерод с поверхности океана в глубину океана, и если да, то как?» — сказал Салливан.«Причина этого в том, что океаны помогают уменьшить углеродный след на этой планете».
Команда Тары использовала передовое генетическое секвенирование для исследования крошечных обитателей океана и с помощью комплексного аналитического подхода смогла идентифицировать те группы обитателей океана, которые больше всего связаны с отложением углерода в глубинах океана.«Это первый взгляд всего сообщества на то, какие организмы являются надежными предикторами движения углерода в океане», — сказал Салливан.
На протяжении десятилетий ученые искали способ взглянуть на такое сообщество, как океан, на генетическом уровне и использовать эту информацию для более масштабных измерений сложных сообществ и прогнозирования того, как работает экосистема.В этом исследовании измерялось количество микробов (вирусов, бактерий, архей и мелких эукариот), а затем использовались статистические подходы и компьютерное моделирование, чтобы определить, какие микробы наиболее тесно связаны с нисходящим движением углерода в океане.Фитопланктон или морские растения, как известно, способны забирать углерод из атмосферы и переносить его глубоко в океан. Однако таким способом были изучены лишь немногие из тысяч видов фитопланктона.
В этой новой работе использовались камеры для получения изображений организмов на разных глубинах океана, чтобы лучше идентифицировать модели опускания всего планктона. Эти измерения в сочетании с новыми знаниями о взаимодействии между организмами и продвинутым анализом позволили исследователям определить, какой фитопланктон лучше всего предсказывает перемещение углерода с поверхности океана в глубокое море.
А самыми сильными предсказателями были сюрпризы.Команда Салливана сыграла ключевую роль в лучшем понимании роли вирусов в этом процессе, предоставив глобальную карту распространения вирусов. После того, как цифры были сокращены, оказалось, что обилие относительно небольшого количества бактериальных и вирусных генов может предсказать вариации в поглощении углерода. Наиболее важные вирусы, по-видимому, заражают клетки, называемые цианобактериями.
Подход проекта Тара (лов рыбы очень большой сетью вместо изучения ограниченного числа организмов) позволил команде установить взаимосвязь между крошечными вирусами и экспортом углерода в сообществе фитопланктона, сказал Ру."Что было действительно удивительно, так это то, что лишь небольшая часть — менее 10 из более чем 5000 — вирусов, похоже, конкретно связаны с экспортом углерода.
Это означает, что теперь мы можем обратиться конкретно к этим ключевым игрокам и попытаться охарактеризовать их влияние по экосистеме ", — сказал он.По словам Салливана, работа Тары также может помочь ученым понять, как высокий уровень углерода в атмосфере влияет на океан.
Все больше углерода, попадающего в океаны, подкисляет воду, что вызывает стресс у морских организмов и изменяет морскую жизнь. В конечном счете, это может означать разницу между тем, хватит ли тунца на ваш суши-ужин, сказал Салливан.Исследование также включало первое в своем роде компьютерное моделирование, которое помогает команде определить горячие точки в океане, где происходит большее движение углерода, на основе присутствующих микроорганизмов.«Эти результаты помогают нам лучше понять, как устроен океан, но эти новые подходы могут использоваться любым, кто изучает микробные процессы в любой экосистеме», — сказал он.
Проект Тара включал тысячи образцов океанической жизни, собранные в сотнях участков в Индийском, Северной Атлантике, Южной Атлантике, южной части Тихого и Южного океанов и в Средиземном море. Это позволило лучше понять взаимодействие организмов в океане и их роль в здоровье планеты.