Роботы видят то, что не видно глазу: тайная жизнь фитопланктона

Глубоко под поверхностью моря, там, где солнце растворяется в зелёно-голубой дымке, живёт армия существ, от которых зависит вся планета. Это фитопланктон — микроскопические растения океана, которые производят половину кислорода на Земле и формируют основу морской пищевой цепи.

Недавно учёные из Канады и Европы провели одно из самых масштабных исследований этой "невидимой рабочей силы" планеты. Используя флот автономных приборов сети Biogeochemical-Argo (BGC-Argo), исследователи впервые смогли точно оценить массу фитопланктона во всём Мировом океане.

Результат поражает воображение: 314 тераграммов — около 346 миллионов тонн живой материи, эквивалент 250 миллионам слонов, скрытых под водой.

Исторический контекст: от микроскопа к спутнику

Впервые о фитопланктоне заговорили в XIX веке, когда немецкий мореплаватель Виктор Гинцингер заметил, что "цвет моря меняется вместе с течениями". С тех пор учёные пытались понять, сколько этих микроскопических организмов существует и какую роль они играют.

Спутниковые наблюдения в 1970-е годы позволили измерять хлорофилл — зелёный пигмент, по которому можно судить о концентрации фитопланктона. Но даже самые точные орбитальные сенсоры видят лишь тонкий поверхностный слой океана.

Глубже, где свет почти не проникает, скрываются подводные "луга" — зоны, богатые питательными веществами, недоступные для спутников. Именно туда теперь заглянули автономные океанские роботы.

Научное объяснение: как работает флот BGC-Argo

Сеть BGC-Argo состоит из более чем 400 автономных поплавков, которые дрейфуют в океане и регулярно погружаются на глубину до 2000 метров. Каждый прибор поднимается на поверхность примерно раз в 10 дней, измеряя температуру, солёность, концентрацию кислорода, флуоресценцию хлорофилла и отражение света.

Эти данные позволяют построить трёхмерные карты биомассы — от поверхности до глубинных слоёв. На сегодняшний день флот собрал более 100 000 вертикальных профилей, создавая цифровой "атлас живого углерода" океана.

В отличие от спутников, автономные платформы работают ночью, под облаками и даже под льдом, где человеческий прибор или корабль бессильны.

Аналитика: невидимая экономика углерода

Фитопланктон — это не просто биомасса. Он — двигатель биосферы. Эти микроскопические растения поглощают углекислый газ и превращают его в органическое вещество, становясь пищей для зоопланктона, рыб и всего океанического мира.

Учёные называют этот процесс биологическим насосом углерода: когда планктон умирает, его частицы опускаются на дно, перенося углерод из атмосферы в глубины океана на сотни лет.

Новая оценка биомассы показывает, что океан содержит одну из крупнейших "батарей" углерода на планете, сравнимую с всеми лесами Амазонии. Это открытие помогает уточнить климатические модели и оценить потенциал океанов в смягчении глобального потепления.

Практические наблюдения

Каждый "поплавок" BGC-Argo — это мини-лаборатория, стоимостью около 30 000 долларов. Он погружается, собирает данные и сбрасывает их через спутник на берег. Благодаря GPS и автоматическим системам дрейфа, приборы могут годами работать без вмешательства человека.

Собранные ими данные уже выявили неожиданные закономерности:

• Подо льдами Антарктики оказалось вдвое больше фитопланктона, чем предполагалось ранее.

• В тропиках микроводоросли "просыпаются" не весной, а во время океанических бурь, когда волны перемешивают питательные слои.

• В северной Атлантике обнаружены ночные вспышки фотосинтеза, связанные с биолюминесценцией бактерий, — феномен, не фиксируемый спутниками.

Эти открытия меняют представления о жизни океана и его роли в глобальной экологии.

Экологическое значение и будущее исследований

Полученные данные помогают понять, как фитопланктон реагирует на потепление океанов. Если температура поднимется на 2 °C, то по прогнозам учёных, продуктивность планктона может сократиться на 20 %. Это приведёт к снижению выработки кислорода и уменьшению способности океана поглощать углекислый газ.

В будущем сеть BGC-Argo будет расширена до 4000 платформ, чтобы покрыть все океанические бассейны. Учёные планируют объединить данные роботов с искусственным интеллектом — для создания глобальной системы мониторинга "дыхания" океана в реальном времени.

FAQ: часто задаваемые вопросы

Что такое фитопланктон?
Это микроскопические водоросли, которые живут в толще воды и способны к фотосинтезу. Они образуют основу пищевой цепи и производят половину всего кислорода на Земле.

Почему его называют "невидимым лесом"?
Потому что он играет ту же роль, что и наземные растения: поглощает CO₂ и выделяет кислород, но находится под водой и незаметен глазу.

Почему спутники не могут видеть фитопланктон полностью?
Они регистрируют отражённый свет только от поверхности. В глубине, где света мало, их сенсоры бесполезны, а там нередко скрываются основные массы планктона.

Как роботы измеряют жизнь?
По биогеохимическим сигналам — флуоресценции хлорофилла, рассеянию света и кислороду, растворённому в воде. Эти параметры точно указывают, где и сколько живой биомассы находится.