<р>
В огромном океане зона с низким содержанием питательных веществ и хлорофилла (LNLC), несомненно, является одной из самых загадочных частей. Эти районы характеризуются скудным содержанием питательных веществ (таких как азот, фосфор или железо) в воде и, следовательно, чрезвычайно низкой продуктивностью фотосинтеза, что отражается в относительно низких концентрациях хлорофилла. Около 75% площади мирового океана занимают такие территории, в основном сосредоточенные в районах субтропических круговоротов, но их также можно найти в Средиземном море и некоторых внутренних озерах.
"Существование областей с низким содержанием питательных веществ и хлорофилла определяет изменения в морских экосистемах и играет важную роль в углеродном цикле Земли".
<р>
Физические процессы приводят к ограничению доступности питательных веществ в этих областях, тем самым способствуя росту фотосинтетически синтезируемого небольшого фитопланктона. Эти районы LNLC обычно не связаны с побережьем, поскольку прибрежные районы получают больше питательных веществ с суши и имеют явления апвеллинга. Из-за воздействия изменения климата человеческое исследование территорий с низким содержанием питательных веществ и хлорофилла постепенно углубляется. Сезонные и годовые изменения в этих районах оказывают значительное влияние на глобальный углеродный цикл.
Хлорофилл и первичное производство
<р>
Хлорофилл — это светособирающий пигмент в фотосинтезирующих организмах, который может преобразовывать световую энергию в клеточную энергию и синтезировать органические вещества. В водоемах концентрация хлорофилла часто используется как индикатор численности фотосинтетического фитопланктона, который, в свою очередь, отражает состояние первичной продукции. Первичное производство — это процесс преобразования углекислого газа (в газообразной или водной форме) и других элементов в органические соединения. В океане первичное производство осуществляется в основном за счет фотосинтеза, а фотосинтетические продуценты составляют основу водной пищевой цепи.
<р>
Недостаток питательных веществ и условия окружающей среды ограничивают первичное производство в районах LNLC. В этих районах в сообществе фитопланктона в основном преобладает микрофитопланктон. Этот небольшой фитопланктон может более эффективно поглощать питательные вещества из-за своей большей удельной поверхности, тем самым поддерживая ограниченную первичную продукцию.
Кровообращение питательных веществ в регионе LNLC
<р>
Фитопланктон в основном растет в верхних слоях океана (смешанный слой), где достаточно световой энергии для поддержания их роста. Однако поставка питательных веществ происходит из нескольких основных источников, включая закачивание питательных веществ из глубин океана, переработанные питательные вещества в поверхностном океане и внешние поступления питательных веществ. Сочетание этих процессов приводит к ограничению доступности питательных веществ в регионе LNLC, на что влияет сочетание биологических насосов, проседания Экмана и стратификации водоносных горизонтов.
«Существование и изменения этих территорий свидетельствуют о хрупком балансе функционирования морской экосистемы».
<р>
В затопленных или стратифицированных районах LNLC внешние и перерабатываемые источники питательных веществ по-прежнему играют ключевую роль в стимулировании роста фитопланктона, даже если первичная продуктивность, как правило, низкая. Этот процесс делает фиксацию азота важным механизмом, дополнительно регулирующим уровень азота в толще воды для поддержки регенерации фитопланктона.
Производительность региона LNLC
<р>
Несмотря на низкую первичную продуктивность на единицу площади этих регионов, из-за их широкого распространения, по оценкам, примерно 40% глобальной продуктивности океана приходится на регионы LNLC. Сообщества фитопланктона в этих районах в значительной степени зависят от фиксации азота и поставок переработанных питательных веществ для поддержания производства. Сезонные и кратковременные поступления питательных веществ могут мгновенно повысить первичную продуктивность.
<р>
В субтропических вихревых регионах вертикальное перемешивание зимой и весной переносит питательные вещества из более глубоких вод в более светлые, помогая вызвать временное увеличение первичной продуктивности. Во время этих событий более крупный фитопланктон, например диатомовые водоросли, получает пользу от различных питательных веществ.
Как это влияет на глобальный углеродный цикл
<р>
По мере усиления глобального потепления и стратификации океана регион LNLC может стать более олиготрофным, что охватит другие тропические и субтропические воды и столкнется с риском снижения продуктивности. Это еще больше углубляет человеческое понимание и внимание к региону LNLC. Взаимосвязь между этими регионами и углеродным циклом делает их все более важной областью исследований.
"В этих загадочных океанских районах все еще остается бесчисленное множество нерешенных вопросов, которые нам предстоит изучить и понять".
<р>
В будущем исследования этих регионов LNLC не только помогут понять изменения в глобальном углеродном цикле, но также могут предоставить нам новые стратегии борьбы с изменением климата. Как изменения в этих регионах повлияют на будущее Земли? Стоит ли задуматься?