Основные результаты

1. Получены 22-х летние временные ряды (1998 – 2019 гг.) изменчивости факторов, влияющих на цветения E. huxleyi в 6 морях в субарктических и арктических широтах, viz. Северное, Норвежское, Лабрадорское, Гренландское, Баренцево и Берингово моря. Временные ряды отражают динамику (i) площади цветения, (ii) содержания взвешенного неорганического углерода и (iii) величины парциального давления в СО2 в зоне цветения, а также (iv) его превышения фонового значения, и наконец, (v) моментов возникновения цветения и (vi) его продолжительности. Произведенный анализ полученных рядов позволил уверенно констатировать, что а) для Северной Атлантики и Арктики цветения E. huxleyi в Северной Атлантике и Арктике действительно носят отчетливо нерегулярный характер, однако, происходят с той или иной интенсивностью практически ежегодно; б) характерная длительность цветений в указанных морях находилась в пределах 1-13 недель. В случае Берингова моря, было обнаружено указание на то, что феномен необычно интенсивных цветений E. huxleyi в период с ~1996 по 2001 гг. вновь возник в 2019 г. Согласно выдвинутой нами гипотезе, указанный феномен обусловлен возникновением в определенные периоды времени специфических условий интенсификации поступления тихоокеанских вод (обедненным железом) в район, характерный для обширных цветений этого таксона фитопланктона.

2. Установлены факторы, доминантно влияющие на возникновение и развитие цветений E. huxleyi в исследованных морских акваториях. За период 1998-2019 гг. установлены по спутниковым данным как диапазоны условий, в которых возникало и развивалось цветение E. huxleyi в шести исследованных морских акваториях, так и характер и плотность распределения исследуемых влияющих факторов (ВФ) в пределах диапазонов их изменчивости. Для каждого из шести морей установлены: (i) индивидуальные диапазоны значений ВФ, в пределах которых реализуются значения интенсивности цветения, (ii) взаимосвязь положительной или отрицательной динамики значений ВФ и интенсивности цветения, и (iii) высокая адаптивность этого таксона к условиям окружающей среды.

3. Показано, что, за исключением Берингова моря, непосредственно межгодовая изменчивость поверхностных течений в акваториях Северной Атлантики и Арктики не выявила заметной связи с межгодовой динамикой цветений E. huxleyi; механизм влияния межгодовой изменчивости индексов атмосферной циркуляции, таких как NAO и AO на динамику цветений E. huxleyi в исследованных морях, очевидно, опосредствовано связан с изменениями, прежде всего, таких параметров окружающей среды как температура и соленость воды и уровень ФАР. В случае же Берингова моря обнаруживается (в совокупности с атмосферной циркуляцией) влияние PDO и ONI, которое реализуется через модуляции поверхностных течений (обусловившими изменение интенсивности Аляскинского течения и усиление переноса тихоокеанских вод через аляскинскую гряду в юго-восточную часть БМ), которые, в свою очередь, обусловливают вариации как ВФ, так и концентраций биогенов, в том числе и микробиогенов (а именно, железа), но при этом, однако, механизм воздействия не носил явно термического характера.

4. Принципиально важным является надежно установленный (на временном промежутке в 22 года, для 6 морей в субарктической и арктической зонах, а также одного моря в средних широтах ) факт существенного (на многие десятки процентов) увеличения парциального давления СО2 i) в зонах цветения E. huxleyi и ii) в атмосферном столбе над цветениями (на несколько первых процентов). Это является количественно оцененным свидетельством способности этого таксона фитопланктона оказывать влияние как на углеродный цикл в водах его обитания, так и на абсорбционную эффективность морских акваторий (по крайней мере в ареалах цветения) в отношении СО2. Учитывая характерные для E. huxleyi чрезвычайно протяженные зоны цветения (от сотен тысяч до ~ миллиона квадратных километров) и их распространение в обоих полушариях, указанные влияния имеют явно климатическое и водно-экологическое измерения. Это, в свою очередь, является очевидным аргументом (особенно в свете прогностических результатов, см. п. 6) в пользу высокой целесообразности продолжения этих исследований и расширения их на весь мировой океан.

5. Использование сценариев развития глобальной экономики и общества и соответствующих концентраций парниковых газов и аэрозолей – RCP4.5 и RCP8.5 (из пула моделей CMIP5) показало, что основными прогнозируемыми изменениями в исследованных морях (и более конкретно в зонах, включающих ареалы устойчиво возникающих цветений E. huxleyi) является повышение температуры поверхности моря и снижение солености морской воды во всех исследуемых акваториях и по двум сценариям. По сценарию RCP4.5 больше всего в период ближайшего будущего потеплеет Лабрадорское и Берингово моря – 0,036 и 0,031°С/год соответственно. По сценарию RCP8.5 – Баренцево море (0,047°С/год), для Лабрадорского и Берингова морей также получены высокие тренды повышения температуры – 0,043°С/год. Для коротковолновой солнечной радиации ожидается преимущественно ее сокращение, кроме Лабрадорского моря, исследуемая область которого является самой южной, для нее получены тренды повышения на 0,15-0,11 Вт/м2 в год. Тренды изменений скоростей ветра и течений не значительные, кроме Берингова моря, для которого ожидается усиление скорости ветра на 0,03 м с-1/год по сценарию RCP4.5. Показано, что наибольшие изменения в динамике пространственного распределения исследуемых факторов в период 2021-2050 относительно периода современного климата 1981-2010 гг. ожидается в Баренцевом море, а именно повышение температуры поверхности моря в восточной части акватории (2-2,4°С); снижение солености в юго-восточной части до 1,3‰ и повышение на севере акватории до 2‰; увеличение количества солнечной радиации на юге до ~6-7 Вт/м2 и уменьшение на севере до ~ 7-8 Вт/м2; увеличение скорости ветра на севере акватории до 0,5 м/с. Что касается других исследуемых морей, проекции изменений факторов имеют более однородный характер, т.е. меньшую амплитуду значений пространственного распределения.

6. На основе использования i) рядов спутниковых данных по ВФ, площади цветения (S) E. huxleyi, и их продолжительности (T), ii) разработанных нами статистических моделей (позволяющих на основе спутниковых значений ВФ воспроизводить индивидуально для каждого из шести морей параметры S и T) и iii) применения отобранных климатических моделей (или их сочетаний) численно установлены значения трендов изменчивости параметров S и T в шести исследовавшихся нами морях на период до 2050 г.

7. Показано, что установленные 30-летние тренды динамики S и T весьма специфичны для каждого моря; в частности, для Баренцева моря можно ожидать, что площади цветения E. huxleyi будут охватывать практически половину площади моря (45.6%) [против 11% в среднем за 1998-2019 гг.] и длиться до примерно 23 недель [против около 6 недель на период 1998-2019 гг.]; в других же исследованных морях феномен цветения E. huxleyi в средне-срочной перспективе, по крайней мере, сохранится в своих параметрах.