Как землетрясения под океаном подпитывают жизнь на поверхности

Массовые цветения фитопланктона в Южном океане долго считались результатом света, ветров и течений, однако новые исследования показывают: важную роль в этом процессе могут играть землетрясения, происходящие глубоко под морским дном.

Неожиданный источник жизни в холодных водах

Каждое лето в водах вокруг Антарктиды возникают гигантские поля фитопланктона. Эти микроскопические организмы лежат в основе всей морской пищевой цепи региона и одновременно поглощают значительные объемы углекислого газа из атмосферы. Долгое время считалось, что масштаб таких цветений определяется исключительно солнечным светом, сезонными ветрами и перемешиванием водных масс.

Однако анализ спутниковых данных и сейсмической активности показал: в годы, когда в предшествующие месяцы фиксировалось больше подводных землетрясений, цветения становились заметно плотнее и обширнее. Их площадь могла варьироваться от размеров небольшого региона до территорий, сопоставимых с крупными штатами.

Как подводные толчки влияют на океан

Ключ к разгадке скрыт в гидротермальных системах океанского дна. Эти структуры можно представить как природную систему трубопроводов: морская вода проникает в земную кору, нагревается, насыщается растворенными минералами и затем возвращается обратно в океан.

В обычных условиях большая часть этих веществ остается на глубине. Но землетрясения нарушают устойчивость коры, усиливая работу гидротермальных источников. В результате в воду выбрасываются дополнительные порции железа и других микроэлементов, крайне важных для жизни.

Связь между геологическими процессами и жизнью океана проявляется не только в химии воды, но и в экстремальных событиях на дне. Ранее мы уже подробно рассказывали о зафиксированных мощных вулканических извержениях глубоко под океаном и каким образом такие процессы меняют структуру морского дна. Новые данные дополняют эту картину, показывая, что последствия подводной активности могут ощущаться далеко за пределами очага извержений — вплоть до поверхности океана.

Почему именно железо имеет значение

Для фитопланктона железо — один из ключевых, но дефицитных элементов. Даже при достатке света и других питательных веществ его нехватка может сдерживать рост микроводорослей. Подводные сейсмические события действуют как резкое встряхивание давно осевших осадков, высвобождая железо и позволяя ему подниматься вверх по толще воды.

Исследования показали, что этот подъем происходит гораздо быстрее, чем предполагалось ранее: не за десятилетия, а всего за недели или месяцы. Этого времени достаточно, чтобы железо достигло поверхностных слоев и стало доступным для фитопланктона в самый разгар сезона роста.

Эффект, выходящий за рамки микромира

Когда фитопланктон активно размножается, это запускает цепную реакцию. Увеличивается численность зоопланктона, за ним — рыбы и более крупные хищники. Одновременно возрастает способность океана поглощать углекислый газ.

В процессе фотосинтеза микроводоросли связывают углерод, формируя основу так называемого биологического углеродного насоса. Часть этого углерода со временем опускается в глубинные слои океана, уменьшая его концентрацию в атмосфере.

Новый взгляд на океанические процессы

До недавнего времени модели океанической продуктивности учитывали главным образом непрерывные процессы: ветры, течения и сезонное перемешивание. Землетрясения, редкие и непредсказуемые, оставались за пределами внимания.

Новое понимание показывает, что кратковременные, но мощные геологические события способны вызывать непропорционально сильные биологические отклики. Это особенно важно для регионов, где экосистемы ограничены доступностью питательных веществ, как в Южном океане.

Что это значит для будущих исследований

Ученым предстоит выяснить, насколько значим этот механизм в глобальном масштабе и работает ли он в других частях Мирового океана. Гидротермальные источники существуют повсюду, но многие из них труднодоступны для прямых наблюдений.

По мере развития спутниковых и подводных технологий землетрясения могут стать еще одним параметром, который необходимо учитывать при оценке реакции океана на изменения климата и геологической активности планеты.

Интересный факт

В Южном океане железо настолько дефицитно, что добавление всего нескольких граммов этого элемента, равномерно распределенных на квадратный километр воды, может заметно усилить рост фитопланктона и изменить продуктивность целого морского района.