Северная Атлантика представляет собой один из ключевых регионов мирового океана, где первичная продукция играет важную роль в пищевых цепях и биогенных процессах. Среди многочисленных факторов, формирующих динамику морского фитопланктона, выделяются особенно две функциональные группы – диатомовые водоросли и динофлагелляты. Их биомасса зависит от множества переменных, таких как температура поверхности воды, доступность питательных веществ и сезонные циклы. Обширное исследование, основанное на данных с более чем полувекового мониторинга при помощи Системы Непрерывного Регистрирования Планктона (CPR), проливает свет на долгосрочные изменения в распределении и биомассе этих групп по Северной Атлантике. Диатомовые водоросли, отличающиеся кремниевыми оболочками и функцией важнейших продуцентов в морских экосистемах, традиционно доминируют в холодных и богатых питательными веществами водах.
Их весомый вклад в биологический углеродный насос обусловлен способностью эффективного переноса органического вещества в глубоководные горизонты. В противоположность им, динофлагелляты характеризуются разнообразием в питательных стратегиях, включая фотосинтез, миксотрофию и гетеротрофию. Благодаря органическим пластиночным оболочкам, они имеют отличное соотношение углерода к азоту и фосфору, что влияет на качество пищи для высших уровней трофической цепи. Долгосрочный анализ показал, что в течение почти шести десятилетий наблюдается сложная динамика в соотношении биомасс диатомовых водорослей и динофлагеллят. Во многих регионах, особенно вдоль восточных и западных шельфов Северной Атлантики, биомасса диатомовых водорослей с течением времени возрастала приблизительно на 1–2% в год, принимая во внимание общий вклад обеих групп.
В то же время динамика биомассы динофлагеллят отличалась большой региональной вариабельностью – зафиксированы как уменьшения в некоторых областях, так и росты в других, что говорит о неоднородных реакциях на внешние экологические изменения. Интересным и, на первый взгляд, противоречивым фактом стало то, что, несмотря на широко распространенное предположение о том, что постепенное потепление океана должно вести к вытеснению диатомовых водорослей динофлагеллятами, долгосрочные тенденции свидетельствуют о устойчивом увеличении доли диатомовых водорослей в совокупной биомассе во многих регионах. Исключением стала Арктическая провинция, где доля диатомовых водорослей снижалась, что связано с особенностями местного климата и гидрологических условий. Такое региональное расслоение связано с целым спектром факторов. Основным объяснением изменений является взаимосвязь между температурой поверхности воды и структурой фитопланктонных сообществ.
В краткосрочных масштабах повышения температуры связаны с усилением конкуренции со стороны динофлагеллят, что объясняется их преимуществами в условиях более теплой и стратифицированной воды. Однако на десятилетних временных отрезках возможно проявление адаптивных механизмов, включая эволюционные изменения, которые оказывают влияние на устойчивость и доминирование диатомовых груп. Помимо температуры, на динамику биомассы влияют изменения в доступности питательных веществ, глубина смешивания водной толщи и интенсивность ветрового перемешивания. Дифференциальные эффекты этих факторов на различные провинции Северной Атлантики обусловливают нестабильность и неоднородность тенденций. Например, усиление пиков весенних цветений диатомовых водорослей на шельфовых зонах может свидетельствовать о благоприятных условиях, созданных усиливающимися течениями и интенсивным перемешиванием воды, способствующим повышению доступности кремния и других макроэлементов.
Внутри года наблюдается четкая сезонность. Диатомовые водоросли образуют весенние цветения, достигая пиковых концентраций с марта по май, а динофлагелляты, наоборот, характеризуются поздним летним и ранним осенним максимумом. Такая смена связана с влиянием сезонных изменений в освещенности, температуре и питательных элементах. Особенно примечательна уникальная биомасса динофлагеллят в северо-западных шельфовых регионах, где их присутствие остается стабильным в течение всего года, что выделяет данную зону с точки зрения экосистемных особенностей. Наблюдаемые в течение десятилетий тренды отражают также влияние длительных климатических индексов, таких как Североатлантический Осциллятор (NAO), который влияет на ветровые режимы, глубину смешивания и распределение питательных веществ.
Тем не менее, четкой универсальной связи между изменениями NAO, температурными тенденциями и изменением биомасс диатомовых водорослей и динофлагеллят не выявлено, что указывает на сложность системных взаимодействий и необходимость многогранного подхода к прогнозированию изменений. Ключевым аспектом выявленных изменений является их возможное влияние на морские пищевые сети и углеродный цикл. Диатомовые водоросли, формируя крупные и энергетически насыщенные частицы, способствуют эффективному экспорту углерода из фотосинтетического слоя в глубины океана, что играет существенную роль в глобальном углеродном балансе. Сдвиги в сторону увеличения их доли в биомассе могут влиять на биогенную продуктивность и поддерживать устойчивость рыбных популяций. В то же время смещение баланса в сторону динофлагеллят связано с ухудшением пищевых качеств и может приводить к возникновению вредных цветений, оказывающих экономический и экологический ущерб.
Данные Системы Непрерывного Регистрирования Планктона, собранные на протяжении более чем 60 лет, представляют уникальный материал для исследований и подтверждают необходимость длительных и непрерывных мониторингов океанских экосистем ввиду их высокой изменчивости и естественной динамики. Осознание региональной специфики изменений и баланс эволюционных адаптаций и экологических реакций будет ключевым в прогнозировании последствий будущих климатических изменений. Выводы накопленного исследования меняют традиционные представления о воздействии глобального потепления на морские экосистемы Северной Атлантики. Несмотря на локальные повышения температуры, не наблюдается ожидаемого однозначного смещения сообщества фитопланктона в сторону динофлагеллят, напротив, наблюдается укрепление позиций диатомовых водорослей в ряде регионов. Такой факт подчеркивает сложность биологических систем, требующих учета множественных факторов и временных масштабов для точного понимания и прогнозирования.
В современных условиях, когда климатические изменения происходят с ускоряющимися темпами, сохранение и расширение сетей мониторинга, а также разработка интегрированных моделей с учетом эволюционных процессов и многофакторного влияния станут фундаментальной основой научного обеспечения принятия решений в области охраны морской среды и устойчивого использования морских ресурсов.
