Морские ледяные водоросли, на которые полагаются арктические животные, находятся под угрозой из-за изменения климата

Морские ледяные водоросли являются важным ресурсом для выживания многих видов, обитающих в Арктике.

Следы ледяных водорослей обнаружены во многих группы животных от крошечных креветок-фильтраторов до крупные хищники как киты, раскрывая критическую важность водорослей и морского льда, на котором они растут, для хрупкой арктической экосистемы.

Погружаясь в постоянную тьму на несколько месяцев в году, Арктика представляет собой суровая среда где выживают только те, кто приспособлен к экстремальным условиям.

Когда ранней весной солнечный свет наконец возвращается в регион на несколько месяцев, на обширных участках морского льда появляются цветки водорослей.

Водоросли арктического морского льда являются одними из наиболее приспособленных организмов на планете к фотосинтезу при слабом освещении, что позволяет им выживать в местах, где мало что может расти.

Новое исследование, опубликованное в Связь с природой исследовал, в какой степени животные Арктики полагаются на водоросли как на источник едытак как его снижение может иметь каскадные последствия для арктических пищевых сетей.

Для этого исследователи взяли образцы у 2300 животных 155 видов, включая беспозвоночных, рыб, морских птиц и морских млекопитающих, собранных со всех концов арктического шельфа. Они проверили эти образцы на наличие уникальной молекулы, вырабатываемой водорослями, чтобы проследить ее присутствие по всей пищевой цепи.

Они обнаружили следы водорослей у 96% исследованных организмов и, несмотря на то, что цветение водорослей происходит только в весенние месяцы, обнаружили следы у видов, собираемых круглый год с января по декабрь.

Доктор Челси Кох, ученый из Музея и ведущий автор исследования, говорит: «Несмотря на морской лед цветение водорослей происходит только в течение этого ограниченного окна в ранняя веснаэто имеет довольно далеко идущие последствия».

«Большая часть водорослей сохраняется на морское дно поскольку морской лед каждый год начинает таять и распадаться, водоросли попадают в водяной столб и быстро тонет без особого ухудшения».

На морском дне живут разнообразные сообщества животных, таких как губки, крабы и черви, которые могут питаться непосредственно этим ресурсом в течение всего года. Другие животные, такие как ныряющие морские птицы, моржи и тюлени, затем поедают этих животных, обеспечивая круглогодичную передачу углерода из морского льда в пищевую сеть для подпитки экосистемы.

«Мы думаем, что это может быть одним из способов, благодаря которому арктическая среда может процветать, несмотря на то, что в течение нескольких месяцев практически отсутствует солнечный свет и отсутствует продуктивность», — объясняет Челси. «Эти запасы ледяных водорослей доступны, чтобы поддерживать работу».

Как обнаруживали следы водорослей у животных?

Водоросли арктического морского льда в основном состоят из диатомовых водорослей, фотосинтезирующих водорослей, встречающихся практически в любой водной среде. Некоторые виды диатомовых водорослей производят тип липидов, называемый высокоразветвленными изопреноидами (HBI).

Исследователи обнаружили, что HBI появляются не только в тканях животных, которые ели водоросли, но и у животных, которые ели этих животных. Следовательно, эти липиды можно использовать в качестве биомаркеров для отслеживания их присутствия у видов в пищевой сети.

Животные, собранные в период с 1982 по 2019 год, были проверены на наличие этих ГБЖ. Более старые образцы были получены из замороженных образцов в музейные коллекции или другие управленческие организации и сообщества, где биомаркер все еще можно извлечь из тканей.

Исследовательская группа обнаружила, что водоросли необходимы для большинства видов арктической пищевой сети в течение всего года.

«Было удивительно видеть его таким распространенным и просто видеть, как обширность его представлена ​​таким образом», — говорит Челси.

«Для изучения морских ледяных водорослей использовались и другие методы, которые в основном согласуются с нашими выводами. Так что это еще одно доказательство того, что они важны для арктических морских пищевых сетей».

Что будет с морскими ледяными водорослями в будущем?

Климатический кризис вызывает быстрые изменения в Арктике. Текущие прогнозы показывают, что морской лед значительно уменьшится, а сезонные периоды отсутствия льда в Северном Ледовитом океане вероятны в течение этого столетия.

Наблюдения за последние несколько десятилетий показали, что морской лед уже истончается. Хотя на начальном этапе это улучшит потенциальную среду обитания для роста морских ледяных водорослей, в краткосрочной перспективе, поскольку через лед может проникать больше света, изменения в распределении морского льда могут вызвать проблемы. Многие организмы на морском дне, которые едят падающие водоросли относительно неподвижны и, возможно, вряд ли смогут достаточно быстро переместиться в новые районы, покрытые льдом.

В долгосрочной перспективе, поскольку морской лед быстро тает, мы можем увидеть меньше цветения водорослей на мелководных шельфовых системах в Арктике. Таким образом, потеря морского льда, вероятно, будет иметь каскадные эффекты в пищевой цепи и повлияет на ресурсы прибрежных экосистем, от которых зависят коренные народы.

Исследователи также отметили, как разные популяции видов могут по-разному воздействовать.

«Для этого исследования несколько исследователей предоставили наборы данных, и мы рассмотрели все в целом. Однако было много интересных нюансов, которые выявились в отношении определенных видов», — объясняет Челси.

«Например, мы видели популяцию белух с более высоким содержанием углерода в морском льду и одну с более низким содержанием углерода в морском льду. Мы поняли, что первая популяция имеет тенденцию оставаться в ледяных водах, в то время как вторые мигрируют дальше на юг в поисках пищи».

«Мы также наблюдали схожие закономерности при изучении подвидов тихоокеанского моржа и атлантического моржа. Эти популяции имеют различное миграционное поведение и близость к морскому льду в течение года, поэтому мы увидели, что значения содержания углерода в их морском льду совпадают».

«В рамках этих данных возникает больше вопросов о том, что может происходить на уровне видов или популяций и как их жизненные циклы могут зависеть от морского льда в одном месте, но не так сильно в другом».

Эта история переиздана с любезного разрешения Музея естественной истории. Прочитать оригинальную историю здесь