Новое исследование рассматривает, как самый распространённый элемент нашей атмосферы циркулирует через Северный Ледовитый океан, и как изменение климата может повлиять на этот процесс.

Фитопланктон небольшой, но мощный. Будучи одним из крупнейших переносчиков первичной продукции в океанах Земли, он преобразует солнечный свет и углекислый газ (CO₂) в химическую энергию, формируя основу водной пищевой цепи и ежегодно перемещая около 10 миллиардов метрических тонн углерода из атмосферы в глубины океана.

Несмотря на то, что азот является самым распространённым элементом в атмосфере Земли, он является ограничивающим фактором для роста фитопланктона в большей части океана. Это особенно актуально для Северного Ледовитого океана, где географические и климатические факторы способствуют особенно сложному циклу азота.

Арриго и др. (Arrigo et al.) рассматривают современные знания о том, как азот попадает в воды Арктики и изменяет формы, а также о том, как эта динамика может преобразиться при изменении климата.

Среди важнейших источников азота в Северном Ледовитом океане — горизонтальные потоки воды из других океанов, в частности Атлантического, который переносит в Арктику почти в четыре раза больше воды, чем Тихий океан. Другие источники включают подъём глубинных вод и реки.

Азот принимает множество форм в океане, включая многочисленные органические и неорганические виды, которые могут быть как растворёнными, так и твёрдыми. Ранней весной растворённый нитрат является основной формой азота на поверхности Арктики (но фитопланктон быстро потребляет его), а затем переходит к переработанному аммонию в качестве своего основного источника позже в течение сезона. Большая часть твёрдого органического азота, произведённого как побочный продукт роста фитопланктона, тонет и откладывается либо в отложениях, либо в глубокой воде вблизи морского дна. Этот органический азот может потребляться бактериями и трансформироваться в формы, которые могут возвращаться выше в толщу воды или обратно в атмосферу, чтобы продолжить цикл.

Авторы предполагают, что изменение климата будет всё больше влиять на азотный цикл Северного Ледовитого океана. Более частые арктические лесные пожары будут означать большие выбросы углерода и азота. Повышение уровня CO₂ в океане способствует закислению океана, что, вероятно, повлияет на нитрификацию (превращение аммония в нитрит и нитрат), хотя неясно, как именно. Таяние морского льда, вероятно, также будет иметь сложные эффекты: больше пресной воды, поступающей в океан, может привести к увеличению стратификации океана, но это также оставит большую часть океана открытой для ветра, что может увеличить перемешивание океана и уменьшить стратификацию. (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2024JG008088, 2024)

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/the-many-adventures-of-nitrogen-in-the-arctic-ocean