Когда речь заходит об источниках кислорода на Земле, чаще всего вспоминают леса. Однако значительная часть кислорода, необходимого для жизни на планете, образуется вовсе не на суше, а в верхних слоях Мирового океана. Главную роль в этом процессе играет фитопланктон – сообщество микроскопических водорослей, цианобактерий и других фотосинтезирующих организмов.
По оценкам ученых, именно фитопланктон обеспечивает около половины мирового производства кислорода. Такой результат достигается не за счет размеров отдельных организмов, а благодаря их огромной численности, быстрому размножению и тому, что океаны занимают около 71% поверхности Земли.
В то же время специалисты обращают внимание, что распространенное утверждение о том, что «каждый второй вдох человек получает благодаря океану», является скорее наглядным сравнением, чем буквальным фактом. Атмосферный кислород постоянно перемешивается, а его значительная часть накопилась в течение миллионов лет. Кроме того, многие морские организмы и процессы разложения органики потребляют почти столько же кислорода, сколько образуется в результате фотосинтеза.
Фитопланктон обитает в освещенном поверхностном слое океана, где достаточно солнечного света для фотосинтеза. В его состав входят самые разные организмы: диатомовые водоросли с кремниевыми оболочками, кокколитофориды, покрытые известковыми пластинками, а также некоторые виды динофлагеллят, способных активно перемещаться в толще воды. Для роста им необходимы углекислый газ, вода, а также азот, фосфор, железо и другие питательные элементы.
При благоприятных условиях численность фитопланктона стремительно увеличивается, вызывая так называемое цветение воды. Такие явления могут охватывать сотни квадратных километров и заметно менять цвет поверхности океана. Именно поэтому ученые наблюдают за фитопланктоном с помощью спутников, анализируя отражение света различными пигментами. Новые космические аппараты, включая спутник NASA PACE, позволяют значительно точнее различать сообщества микроскопических организмов, хотя спутниковые данные по-прежнему требуют проверки полевыми исследованиями, поскольку облачность и глубина распространения фитопланктона ограничивают возможности дистанционного мониторинга.
Значение фитопланктона не ограничивается выработкой кислорода. Он служит фундаментом большинства морских пищевых цепей, обеспечивая кормовую базу для зоопланктона, рыб и морских млекопитающих. Кроме того, эти организмы связывают углекислый газ из атмосферы и участвуют в его переносе в глубокие слои океана, играя важную роль в глобальном углеродном цикле.
Однако ученые отмечают, что состояние фитопланктона зависит от изменений окружающей среды. Избыточное поступление удобрений и сточных вод способно вызывать чрезмерное цветение, после которого содержание кислорода в воде снижается из-за активного разложения органики. В свою очередь потепление климата и изменение циркуляции океанических вод могут повлиять на поступление питательных веществ, изменить видовой состав фитопланктона и, как следствие, сказаться на морских экосистемах и природном балансе углерода.
