Под арктическим льдом обнаружен невидимый источник азота

Учёные обнаружили, что даже подо льдами Северного Ледовитого океана идёт активное образование жизненно важного для морских экосистем азота. Речь идёт о процессе, называемом азотфиксацией, когда микроскопические организмы превращают молекулярный азот из воздуха в соединения, пригодные для использования другими живыми существами — например, планктоном.

До недавнего времени считалось, что в холодных арктических водах этот процесс почти не происходит. Однако исследование, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment (Nature), показало обратное. Международная группа учёных под руководством Лизы фон Фризен зафиксировала активность азотфиксации как в центральной части Арктического океана, так и у кромки льда, где весной и летом развивается фитопланктон.

Замеры показали, что в разных районах скорость азотфиксации заметно варьирует. В центральной Арктике она составила от 0,4 до 2,5 наномолей азота на литр в день, а в прибрежных ледовых зонах — до 5,3 наномоля. На первый взгляд эти цифры невелики, но они указывают: процесс идёт даже там, где солнечный свет ограничен, а температура воды близка к нулю.

Главным источником фиксации азота оказались вовсе не цианобактерии, как в тёплых морях, а другие микроорганизмы, способные существовать в суровых условиях подо льдами. Учёные подчёркивают, что азотфиксация в Арктике ранее недооценивалась, потому что большинство наблюдений проводилось лишь в открытых водах, без учёта областей под сплошным ледяным покровом.

Опыты показали, что добавление растворённого органического углерода усиливало активность этих микроорганизмов. Это говорит о том, что таяние льда, высвобождающее органические вещества, может стимулировать образование биологически доступного азота. По словам исследователей, «таяние морского льда может прямо или косвенно способствовать азотфиксации».

Хотя вклад этого процесса в общий баланс азота пока невелик — менее 1% в большинстве случаев, — в некоторых районах с толстым или разрушающимся льдом он достигает 7–8%. Даже такие значения могут быть важны для питания арктического фитопланктона, от которого зависит вся пищевая цепочка региона.

Авторы отмечают, что открытие меняет представление о круговороте азота в Арктике. Ранее считалось, что лёд полностью изолирует эти экосистемы от атмосферных источников азота. Теперь ясно, что жизнь подо льдом не только существует, но и активно перерабатывает элементы, обеспечивая продуктивность океана.

В будущем, по мере того как арктические льды продолжают сокращаться, этот процесс может стать ещё заметнее. Изменение биогеохимических циклов, связанных с азотом, отразится и на углеродном обмене, а значит — на способности океана поглощать углекислый газ. Учёные считают, что новые данные стоит включить в климатические и экосистемные модели, чтобы точнее оценивать последствия потепления для северных морей.