Микроводоросли в отложениях сигнализируют о том, что произошло в окружающей среде тысячи лет назад, освещая диапазон будущих последствий изменения климата. В ледяных арктических водах залива Мелвилл в Гренландии палеоклиматолог Сара Хардардоттир и ее коллеги столкнулись с моментом ожидания на борту своего судна.
Ученые использовали сверхмощный гравитационный бур — устройство, предназначенное для «улавливания» отложений с морского дна. Опустив пробоотборник на 1000 метров ниже поверхности, они вдруг увидели большой айсберг, дрейфующий к проводу, соединяющему прибор с судном.
В течение нескольких минут казалось, что команде экспертов придется перерезать провод и пожертвовать своим ключевым исследовательским инструментом. Но айсберг проплыл мимо без происшествий.
В рамках 40-месячной инициативы, которая должна завершиться на следующей неделе, она и ее команда взяли пробы морских отложений в надежде выделить следы ДНК микроводорослей, крошечных организмов, которые помогут нарисовать картину того, что происходит с арктическим морским льдом. лет назад.
Реконструкция климатических условий из древнего прошлого — цель области, известной как палеоклиматология, — помогает ученым понять, как глобальное потепление повлияет на Землю.
Это потому, что знание прошлой изменчивости дает представление о диапазоне будущих последствий изменения климата, точно так же, как более глубокое понимание прошлого в бесчисленных областях, от геологии до дипломатии, помогает информировать настоящее и предвидеть развитие в этих областях знаний.
Многие современные климатические модели, предназначенные для прогнозирования того, что произойдет в окружающей среде, основаны только на записях со времен спутников.
«Включая палеозаписи в моделирование моделей, мы можем лучше интерпретировать текущие тенденции в контексте вековой или даже тысячелетней изменчивости климата», — говорит Хардардоттир. «Сегодняшний климат является результатом реакции атмосферы, океанов и льдов на изменение солнечной радиации и повышение уровня углекислого газа на протяжении сотен и тысяч лет».
Единственный способ реконструировать древний климат — искать свидетельства, сохранившиеся в окружающей среде. В число этих природных капсул времени входят окаменелости микроводорослей, населяющих моря, реки и озера.
Невидимые человеческому глазу сотни тысяч видов микроводорослей неразрывно связаны с жизнью на Земле. Помимо того, что они производят половину мирового запаса кислорода, они являются многообещающим источником пищи и биотоплива.
Хардардоттир и ее коллеги из Геологической службы Дании и Гренландии и Университета Лаваля в Канаде сделали важное открытие: они установили связь между ДНК-следами микроводорослей в отложениях и количеством дней, в течение которых морской лед присутствовал в этом районе.
В частности, команда подтвердила, что нацеливание на ДНК видов микроводорослей из группы, называемой динофлагеллятами, было способом измерить протяженность морского льда тысячи лет назад — одной из самых больших жертв изменения климата сегодня.
По данным Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата, к середине века Арктика может потерять весь свой морской лед в самые теплые месяцы. Знание того, как долго длились сезоны морского льда в разные периоды геологического прошлого Земли, может пролить свет на текущие и будущие изменения.
Команда ICEPRINT собрала пробы отложений с морского льда, ледяных поверхностных вод и морского дна вдоль побережья Северной Гренландии, а также в проливе Нэрс и Баффиновом заливе, частях моря, соединяющих территорию Гренландии и Канады.
Поскольку возраст отложений можно было определить, исследование показало, что эта «подсказка» из ДНК может показать, как долго длились ледовые сезоны, примерно 12 000 лет назад.
«Микроводоросли морского льда оставляют следы ДНК на морском дне океана и могут предоставить нам прямые доказательства изменчивости морского льда в прошлом», — сказала Хардардоттир. «Это отличный инструмент».
В нескольких тысячах километров к югу от Арктики, в среде, столь же уязвимой для глобального потепления, другой тип микроводорослей помогает ученым реконструировать древние климатические условия.
В рамках финансируемого ЕС проекта Hydro-ALPS, который продлится 24 месяца до июня 2024 года, группа из Французского национального центра научных исследований (CNRS) использует останки диатомовых водорослей для выявления прошлых гидрологических изменений в альпийских озерах.
Диатомовые водоросли — это микроскопические организмы, населяющие почти все водные среды на Земле.
Альпы, горная цепь, охватывающая семь европейских стран, являются важным источником воды для таких рек, как Дунай, Рейн, По и Рона. Но неясно, какое будущее ждет эти «водонапорные башни Европы», поскольку они все чаще страдают от засух, наводнений и оползней.
Под руководством диатомиста и геохимика Розин Картье команда Hydro-ALPS извлекает отложения из двух озер в массиве Меркантур во французских Альпах, чтобы найти микроследы диатомовых водорослей, которые накопились после отступления ледников.
Перенося ценную информацию из прошлого, диатомовые водоросли могут помочь улучшить знания о будущем местных водных ресурсов.
«Многие исследования показали, что температура воздуха в Альпах Средиземноморского региона повышается быстрее, чем в среднем по миру», — сказал Картье. «Мы ожидаем, что эта среда будет подвержена очень быстрым изменениям, поэтому мы сосредоточились на этих озерах».
Цель состоит в том, чтобы улучшить понимание того, как эта возвышенная среда развивалась с течением времени.
Здесь могут пригодиться сохранившиеся в отложениях диатомовые водоросли.
Эти одноклеточные организмы строят клеточную стенку из кремнезема, используя кислород и кремний из воды. Ученые смогли использовать кремнеземные панцири этих диатомовых водорослей в качестве своего рода архива, в котором записываются изменения в химическом составе воды с течением времени.
«Таким образом, мы можем получить представление об изменениях, происходящих в водном балансе и температуре», — сказал Картье.
Радиоуглеродное датирование отложений позволяет проследить эти изменения на 12 000 или 13 000 лет назад.
Оба озера расположены на высоте 2 200 м над уровнем моря, что усложняет подготовку к научно-полевым работам. В какой-то момент исследователи использовали ослов, чтобы доставлять материалы на места.
Люди использовали эти конкретные горные районы на протяжении многих веков для различных целей, включая добычу полезных ископаемых, скотоводство и вырубку лесов, поэтому ученые надеются, что озерные диатомовые водоросли также могут показать, как люди влияют на качество воды и эрозию почвы.
«Наши результаты могут помочь не только улучшить климатические прогнозы в местном масштабе и на разных высотах, но и помочь заинтересованным сторонам адаптировать стратегии использования водных ресурсов на будущее», — сказал Картье.
