Цветущий фитопланктон - это один из наиболее важных факторов, способствующих повышению эффективности “углеродного насоса” в Северной Атлантике. Для того, чтобы лучше разобраться в этом феномене, запущен проект ERC remOcean (удаленное считывание биохимического цикла в океане), возглавляемый специалистами Лаборатории Океанографии Вильефранса (CNRS / UPMC). В рамках проекта разработаны автономные роботы - биогеохимические профилированные поплавки. Эти роботы способны заниматься автономным сбором данных, находясь в океане по много месяцев подряд.

Изучив собранные роботами независимые данные, ученые смогли определить зону в Северной Атлантики, откуда начинается “взрывное” цветение фитопланктона. Эти результаты послужили основой для двух статей, опубликованных в Nature Geoscience и Nature Communications.

Северный Атлантический Океан расположен к северу от 50-й параллели и является одним из самых эффективных в мире поглотителей углерода. При площади поверхности менее, чем 1.5% от общей площади мирового океана, на эту территорию приходится до 20% всего CO2, поглощаемого океанами. Очень холодная вода на поверхности и сравнительно экстремальные погодные условия зимой способствуют эффективному захвату CO2 из атмосферы. Цветущий фитопланктон, растительные микроорганизмы, за счет явления, известного, как фотосинтез, активно превращают неорганический углерод, поглощенный водой, в органический углерод. А также обеспечивает его отправку на дно океана.

Традиционный метод слежения за цветением фитопланктона - это использование орбитальных наблюдений. О состоянии планктона судят по цвету океана, хотя этот метод имеет ряд недочетов, например, им не воспользуешься, когда поверхность планеты в интересующей ученых зоне скрыта облачным покровом. Другой традиционный метод - проведение океанографических экспедиций с использованием океанских судов - метод весьма затратный и, как правило, не ориентированный на проведение длительных наблюдений.

Для того, чтобы лучше изучить какие природные условия способствуют возникновению цветения фитопланктона, исследователи Лаборатории Океанографии Вильефранса (CNRS / UPMC) в 2012-2013 годы построили роботов, которые получили название “биогеохимические профилирующие поплавки”.

Эти роботы работают в толще воды, начиная от поверхности и вплоть до глубины 2000 метров. Благодаря их использованию, стало возможным собрать данные, которые никогда не были ранее доступны - сведения о полном годовом цикле. Данные включают не только глубину, температуру и соленость воды, но также интенсивность света, а также плотность изучаемых частиц, а также данные о концентрации хлорофилла (индикатора присутствия фитопланктона) и кислорода.

Используя собранные данные, ученые смогли точно определить, где и как запускается процесс цветения фитопланктона в Северной Атлантике. Опубликованное в журнале Nature Communications исследование подтвердило гипотезы о взрывном росте биомассы фитопланктона. Это явление возникает весной после “зимнего медленного кипения”, фазы, когда в зимнее время сокращается активность фитопланктона.

Кроме того, исследователи фокусировали усилия на данных, собранных в период с января по март, чтобы изучить сравнительно плохо понятное до сегодняшнего дня явление “зимнего медленного кипения”.

В еще одной статье, опубликованной в Nature Geoscience, показано, что цветение фитопланктона может начинаться и зимой, при условии, если будут выполнены определенные условия. В частности, фитопланктон не может расти в бурных водах, особенно в условиях недостатка света в это время года. Однако, если устанавливаются периоды относительно спокойного поведения поверхности океана, сокращение перемешивания вод позволяет фитопланктону получать больше света, что стимулирует цветение одного из видов фитопланктона - так называемых диатомовых водорослей.

Локальные очаги цветения заметны несколько дней подряд и зачастую именно здесь несколькими месяцами позднее может начаться взрывное цветение фитопланктона. Наблюдения и выводы ученых были воспроизведены на цифровых моделях и их можно будет интегрировать в прогнозные модели, которыми пользуются для расчетов статуса океанических экосистем.

Помимо того, что проект ERC remOcean позволил добыть эти ценные для ученых результаты, он также продемонстрировал важность робототехники в улучшении наших знаний об океане. Стало возможным запустить международную программу роботизированного мониторинга биогеохимии океана - Biogeochemical Argo2 в 2016 году. Ее среднесрочная цель - запустить в работу до 1000 профилирующих поплавков для массового и постоянного мониторинга жизни в океанах и влияния на нее климатических изменений.

+ +