Потепление позволит зеленым водорослям продвинуться вглубь Антарктиды

Зеленые снежные водоросли занимают 1,95 квадратного километра Антарктического полуострова, а их сухая биомасса уже достигла 1,3×10³ тонн. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Communications, с дальнейшим повышением температуры воздуха над континентом ожидается как угнетение водорослей в более низких широтах, так и их продвижение в сторону высоких широт, что в среднем должно привести к общему приросту площади и биомассы.

Экосистемы Антарктиды развиваются в экстремальных условиях, и все продуценты, которые смогли к ним приспособиться, играют важнейшую роль в локальном круговороте питательных веществ и углеродном цикле. От льда свободно лишь 0,18 процента территории континента, и даже на Антарктическом полуострове, где наблюдается наибольшее обилие живых организмов на материке, лишь 1,34 процента безледной части суши покрыто растительностью. 

Изучение полярных продуцентов — это ключ к прогнозированию развития экосистем на Антарктиде. Однако, оно сопряжено с инструментальными и методологическими сложностями: дистанционное зондирование биомассы и распределения вегетативного покрова исключает снежные водоросли из рассмотрения, так как к ним невозможно применить классические вегетационные индексы.

Ученые под руководством Эндрю Грея (Andrew Gray) из Кембриджского университета создали первую карту распространения зеленых снежных водорослей на Антарктическом полуострове, используя спутниковые снимки Sentinel 2A и 2B с 2017 по 2019 год и данные полевых наблюдений. Они определяли изменения спектральных коэффициентов отражения, концентрации клеток в снеговом субстрате, а также измеряли газообмен и сухую биомассу водорослей на острове Аделаида (67 градусов южной широты) летом 2017 и 2018 года; на острове Кинг-Джордж (62 градуса южной широты) и полуострове Файлдс летом 2018 и 2019 года.

Снежный покров в прибрежной зоне Антарктического полуострова включал видимые пятна зеленых и красных водорослей площадью от 10 до 100 квадратных сантиметров. Как правило, они залегали в слое слякоти, образующимся летом между слоями многолетнего и сезонного снегов. В красных пятнах были обнаружены водоросли Sanguina sp., Chloromonas polyptera и Hydrurus sp. Благодаря калибровке данных с помощью полевых исследований авторам исследования удалось добиться нижнего предела обнаружения зеленых снежных водорослей в пикселе снимка Sentinel 2 всего в 4,4×10³ клеток в миллилитре снега.

В общей сложности 1,9×10⁴ пикселя были идентифицированы как содержащие колонии зеленых снежных водорослей — это соответствует 1,95 квадратного километра площади на Антарктическом полуострове. При этом их обилие снижалось в направлении к высоким широтам, а также зависело от близости лежбищ тюленей, колоний пингвинов и мест гнездований других птиц: деятельность этих животных привносит в олиготрофную среду фосфор и азот, необходимый водорослям.

Экологи отметили, что в будущем потепление температуры воздуха может привести к угнетению колоний водорослей в районе 62-го градуса южной широты, где температура может стать для них слишком теплой, и одновременному их продвижению вглубь континента. Авторы исследования ожидают, что их количество на материке будет расти, и Антарктида будет становиться в буквальном смысле все зеленее.

Изменение климата уже затронуло биоразнообразие в приполярных широтах обоих полушарий: так, в Антарктиде ученые прогнозируют увидеть рост бентосных сообществ благодаря таянию морского льда, начавшемуся в 2014 году, а в Исландском бассейне холодолюбивый планктон сменился теплолюбивым.

Марина Попова