14 просмотров

Изменение климата может изменить пищевые цепочки в океане, что приведет к значительному уменьшению количества рыбы в море

Изменение климата может изменить пищевые цепочки в океане, что приведет к значительному уменьшению количества рыбы в море

Изменение климата быстро нагревает Землю и изменяет экосистемы на суше и в море, которые производят нашу пищу. В океанах большая часть добавленного тепла от потепления климата все еще находится у поверхности, и потребуются столетия, чтобы опуститься в более глубокие воды. Но когда это произойдет, это изменит модели циркуляции океана и сделает пищевые цепи океана менее продуктивными.

В недавнем исследовании я работал с коллегами из пяти университетов и лабораторий, чтобы изучить, как потепление климата к 2300 году может повлиять на морские экосистемы и глобальное рыболовство. Мы хотели узнать, как устойчивое потепление изменит поставку ключевых питательных веществ, которые поддерживают крошечный планктон, который, в свою очередь, является пищей для рыб.

Мы обнаружили, что потепление в таком масштабе изменит ключевые факторы, влияющие на морские экосистемы, включая ветры, температуру воды, морской ледяной покров и циркуляцию океана. Возникающие в результате нарушения будут переносить питательные вещества из поверхностных вод в глубины океана, оставляя меньше на поверхности для поддержки роста планктона.

По мере того, как морские экосистемы со временем становятся все более дефицитными по питательным веществам, по нашим оценкам, мировой улов рыбы может сократиться на 20 процентов к 2300 году и почти на 60 процентов в Северной Атлантике. Это было бы огромным сокращением основного источника пищи для миллионов людей.

Статья в тему:  Cfcs, почему это вызывает глобальное потепление

Производство продуктов питания в океане и биологический насос

Производство морской пищи начинается, когда солнце освещает поверхность океана. Одноклеточные, в основном микроскопические организмы, называемые фитопланктоном — растениями океанов — используют солнечный свет для фотосинтеза и роста в процессе, называемом чистой первичной продукцией. Они могут делать это только в залитом солнцем поверхностном слое океана на глубине около 100 метров (330 футов). Но им также нужны питательные вещества для роста, особенно азот и фосфор, которых может не хватать в поверхностных водах.

Изменение климата может изменить пищевые цепочки в океане, что приведет к значительному уменьшению количества рыбы в море

Фитопланктон потребляется зоопланктоном (крошечными животными), которые, в свою очередь, служат пищей для мелких рыб и так далее по всей пищевой цепочке до высших хищников, таких как дельфины и акулы. Несъеденный фитопланктон и другие органические вещества, такие как мертвый зоопланктон и рыба, разлагаются в поверхностных водах, высвобождая питательные вещества, поддерживающие рост нового фитопланктона.

Часть этого материала опускается в более глубокие слои океана, обеспечивая пищу для глубоководных экосистем. Углерод, азот, фосфор и другие питательные вещества в этом тонущем органическом веществе в конечном итоге разлагаются и высвобождаются на глубине.

Этот процесс, известный как биологический насос, постоянно удаляет питательные вещества из поверхностных вод и переносит их в более глубокие слои океана. В нормальных условиях ветры и течения вызывают перемешивание, которое в конечном итоге приносит питательные вещества обратно в освещенные солнцем поверхностные воды. Если бы этого не произошло, фитопланктон со временем полностью исчерпал бы питательные вещества, что повлияло бы на всю пищевую цепочку океана.

Статья в тему:  Насколько промышленность способствует глобальному потеплению

Морской лед, ветры и апвеллинг питательных веществ

Питательные вещества, которые опускаются на глубину океана, в конечном итоге возвращаются на поверхность, в основном в Южном океане вокруг Антарктиды.К северу от Антарктиды сильные западные ветры оттесняют поверхностные воды от Антарктиды. Когда это происходит, глубокие океанские воды, богатые питательными веществами, поднимаются на поверхность вокруг Антарктиды, заменяя отталкиваемые воды. Зона, где происходит этот апвеллинг, называется Антарктической дивергенцией.

Изменение климата может изменить пищевые цепочки в океане, что приведет к значительному уменьшению количества рыбы в море

Сегодня в Южном океане не так много роста фитопланктона. Плотный морской лед препятствует попаданию большого количества солнечного света в океаны. Концентрация железа (еще одного ключевого питательного вещества) в воде низкая, а температура холодной воды ограничивает скорость роста планктона. В результате большая часть азота и фосфора, которые поднимаются вверх в этом районе, стекают на север с поверхностными водами. В конце концов, когда эти питательные вещества достигают более теплых вод в более низких широтах, они поддерживают рост планктона в большей части Тихого, Индийского и Атлантического океанов.

Улавливание питательных веществ в глубоком океане

Наше исследование показало, что устойчивое многовековое глобальное потепление может сократить этот процесс, в результате чего все районы океана к северу от этой антарктической зоны будут все больше нуждаться в азоте и фосфоре.

Мы использовали симуляцию климатической модели, которая предполагала, что страны продолжают использовать ископаемое топливо до тех пор, пока не будут исчерпаны мировые запасы. Этот климатический путь повысит среднюю температуру приземного воздуха на 9,6 градуса по Цельсию (17,2 градуса по Фаренгейту) к 2300 году, что почти в 10 раз превышает потепление по сравнению с доиндустриальными уровнями, зарегистрированными до настоящего времени. Ученые уже знают, что полюса нагреваются быстрее, чем остальная часть планеты, и в этом сценарии эта закономерность сохраняется. Со временем океаны больше не будут замерзать у полюсов даже зимой.

Статья в тему:  Что лучше глобального потепления ядерной зимы

Более теплые океанские воды без морского льда, чему способствуют перемены ветров, которые также вызваны сильным потеплением климата, значительно улучшат условия роста вокруг Антарктиды для фитопланктона.Этот усиленный рост будет задерживать питательные вещества, которые поднимаются вблизи Антарктиды, препятствуя их перемещению на север и поддерживая низкоширотные экосистемы по всему миру.

Изменение климата может изменить пищевые цепочки в океане, что приведет к значительному уменьшению количества рыбы в море

В нашем моделировании эти захваченные питательные вещества в конечном итоге смешиваются с океанскими глубинами и накапливаются там. Концентрации азота и фосфора в верхних 1000 метров (3300 футов) океана неуклонно снижаются. В глубоком океане, ниже 2000 метров, они неуклонно увеличиваются.

Гораздо меньше рыбы

По мере того, как морские экосистемы будут все больше нуждаться в питательных веществах, рост фитопланктона и чистая первичная продукция в большей части Мирового океана будут снижаться. По нашим оценкам, поскольку эти последствия затрагивают пищевую цепочку, к 2300 году глобальный улов рыбы может сократиться на 20 процентов, а в Северной Атлантике и некоторых других регионах — более чем на 50 процентов. Более того, в конце нашего моделирования все еще происходил чистый перенос питательных веществ в глубокие слои океана, что предполагает, что продуктивность экосистемы и потенциальный улов рыбы снизятся еще больше после 2300 года.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x