Глобальное отепление и чрезмерный вылов влияют на роль рыб в морском углеродном цикле

Рыба чаще считается источником пищи, чем регулятором углерода. Но она также имеет отношение к смягчению последствий изменения климата. Например, рыбы накапливают углерод в своих телах по мере роста и экспортируют его в глубокие моря в течении всего жизненного цикла. Но они также производят карбонаты из морских солей в кишечнике и выделяют их с высокой скоростью. Это делает их особенно важными в круговороте неорганического углерода в океанах.

При большом количестве рыбы в море нельзя недооценивать важность рыбных карбонатов для неорганического углеродного цикла. Карбонаты рыбы могут тонуть и становиться частью отложений или растворяться и повышать способность воды нейтрализовать кислоты. Таким образом, они могут повысить способность океана сдерживать закисление. Новое исследование проливает свет на контроль выделения карбонатов рыбами. Полученные данные улучшают понимание биогеохимических и физических процессов в океане во времена изменения климата.

Под руководством Центра тропических морских исследований им. Лейбница (ZMT) группа ученых изучила большое количество видов рыб, чтобы определить, как определенные характеристики рыб и изменения окружающей среды контролируют количество и состав выделяемых карбонатов. Команда извлекла карбонаты, выделяемые рыбой из Палау, Австралии и Багамских островов, сохраняя их в аквариумах в условиях, естественных для их домашнего рифа. Затем исследователи составили обширную базу данных о скорости выделения карбоната из более чем 380 рыб коралловых рифов из 85 видов, включая рыб-ласточек, рыб-хирургов, рыб-попугаев, губанов и окуней.

Морские рыбы живут в соленой среде с более высоким осмотическим давлением, чем их кровь. В результате их тела лишены воды. Для гидратации рыбы пьют морскую воду, но они должны избавиться от большого количества кальция и магния, содержащихся в ней. Они осаждаются в кишечнике в виде кристаллов карбоната и выбрасываются в море вместе с фекалиями.

По оценкам экспертов, на рыбные фекалии приходится 3–15% мирового производства карбонатов в поверхностных водах океана. В отличие от кораллов и других производителей карбоната, рыбы создают широкий спектр карбонатных форм. В зависимости от своего состава эти кристаллы могут быстро растворяться в толще воды или тонуть и долгое время оставаться погребенными в мелководных прибрежных песках, способствуя тем самым образованию илистых отложений. Глобальное потепление и чрезмерный вылов рыбы могут изменить количество карбонатов, производимых рыбами, и, в конечном итоге, определить, какая форма карбоната выделяется больше всего. Это может полностью изменить роль рыб в круговороте неорганического углерода в океане.

Долгое время предполагалось, но не было продемонстрировано, что экскреция карбоната рыбами пропорциональна их метаболизму. Ученые убедительно подтвердили это. Например, высокие температуры ускоряют метаболизм и выведение карбонатов. Рыбы с раздвоенным или копьевидным хвостом более активны и поэтому выделяют больше карбонатов, чем рыбы с закругленным хвостом. Интересно, что длина кишечника также играет роль: как и температура, она влияет на количество и минералогический состав выделяемых кристаллов.

Глобальное потепление и чрезмерный вылов некоторых видов рыб могут значительно нарушить вклад карбонатов рыб в морской неорганический углеродный цикл. Например, рыболовство может привести к резкому снижению выделения карбонатов. Изменение размера рыбы, обусловленное климатом, может усугубить этот эффект. Более высокие температуры способствуют образованию хорошо растворимых карбонатов рыбы, которые образуют меньше осадка. Все эти факторы влияют на химический состав морской среды и, возможно, на способность океана поглощать дополнительный атмосферный CO2.

Новые результаты позволят исследователям более надежно рассчитать количество и состав карбонатов, производимых рыбными сообществами в различных морских регионах и во всем мире.

С помощью нашего исследования мы прокладываем путь к более точным прогнозам роли рыбы в морском углеродном цикле в меняющихся условиях, таких как потепление климата и чрезмерный вылов рыбы. Такие прогнозы очень важны для процессов управления и принятия решений, направленных на поддержание функций экосистемы,

говорит соавтор Соня Бехарано, эколог рифов в ZMT.