Шестое вымирание - Элизабет Колберт

Ульф Рибезелль – биолог-океанограф в центре изучения Мирового океана, входящем в Объединение немецких научно-исследовательских центров имени Гельмгольца (GEOMAR) и расположенном в немецком городе Киль. Рибезелль руководил несколькими крупными проектами по проблеме закисления океана у берегов Норвегии, Финляндии и Шпицбергена. Он обнаружил, что лучше всего в закисленной воде чувствуют себя планктонные организмы настолько крошечные – менее двух микрометров, – что они образуют свою собственную микроскопическую пищевую сеть. По мере увеличения численности особей этот пикопланктон[57], как его называют, потребляет все больше питательных веществ, отчего страдают более крупные организмы.

“Если вы спросите меня, что произойдет в будущем, я отвечу так: есть надежные доказательства того, что грядет снижение биоразнообразия”, – сказал мне Рибезелль. “Некоторые высокоустойчивые организмы станут более многочисленными, но общее разнообразие будет утрачено. Именно это и происходило всегда в результате крупных массовых вымираний”.

Закисление океана иногда называют “не менее злодейским близнецом” глобального потепления. Ирония здесь умышленная и вполне справедливая. Ни один механизм не объясняет полностью все массовые вымирания в палеонтологической летописи, и все же изменения в химическом составе океана кажутся довольно неплохим прогностическим параметром. Закисление океана сыграло свою роль как минимум в двух из Большой пятерки вымираний (в конце пермского и триасового периодов) и, вполне возможно, послужило основным фактором в третьем вымирании (в конце мелового периода). Имеются веские доказательства закисления океана во время вымирания, известного как плинсбах-тоарское83, произошедшего 183 миллиона лет назад – в начале юрского периода. Существуют подобные доказательства и относительно конца палеоцена, когда 55 миллионов лет назад несколько форм морской жизни претерпели значительный кризис.

“Да, закисление океана, – сказал мне Залашевич в Добс-Линн, – это крупная неприятность, которая уже валится нам на голову”.

Чем же закисление океана столь опасно? На этот вопрос сложно ответить только потому, что список причин очень уж длинный. В зависимости от того, насколько жестко регулируются внутренние химические процессы организмов, закисление способно повлиять на такие базовые процессы, как обмен веществ и ферментативная активность, и на функции белка. Поскольку закисление изменит состав микробных сообществ, оно изменит и степень доступности ключевых биогенных элементов, например железа и азота. По аналогичным причинам изменится количество света, проходящего сквозь воду, а по несколько иным причинам – то, как распространяется звук (в целом, предполагается, что океаны станут более шумными). Вероятно, закисление спровоцирует рост токсичных водорослей. Также оно повлияет на фотосинтез – многие виды растений способны извлечь пользу из повышенного уровня CO2 – и изменит химические соединения, образованные растворенными металлами, в некоторых случаях в сторону ядовитости.

Среди несметного числа возможных воздействий закисления, пожалуй, самое важное затрагивает группу существ, известных как “кальцифицирующие организмы” (так называют любые организмы, выстраивающие себе раковину или наружный скелет или, в случае растений, некий внутренний каркас из карбоната кальция). Морские кальцифицирующие организмы невероятно многообразны: это и иглокожие, в частности морские звезды и морские ежи, и моллюски, в том числе мидии и устрицы, и усоногие, которые относятся к ракообразным, и многие виды коралловых полипов (так они сооружают огромные структуры, образующие рифы). К кальцифицирующим организмам также относятся многие виды морских водорослей; зачастую они на ощупь жесткие или ломкие. Кораллиновые водоросли – мельчайшие организмы, растущие колониями, похожими на мазок розовой краски, – тоже кальцифицирующие организмы. Плеченогие, кокколитофориды, фораминиферы и многие виды крылоногих моллюсков… список можно продолжать еще долго. По некоторым оценкам, кальцификация возникала на протяжении всей истории жизни по меньшей мере двадцать раз независимо84, и вполне возможно, что реальное число еще больше.

С точки зрения человека, кальцификация напоминает одновременно и строительство, и алхимию. Для создания своих раковин, экзоскелетов или кальцитовых пластинок кальцифицирующие организмы должны соединить ионы кальция (Ca2+) и карбонат-ионы (CO32–), чтобы образовался карбонат кальция (CaCO3). Однако при тех концентрациях, в которых эти ионы присутствуют в обычной морской воде, они не могут провзаимодействовать. Следовательно, эти организмы должны по месту кальцификации изменить химический состав воды, чтобы, по сути, навязать свою собственную химию.

Закисление океана повышает затраты на кальцификацию – снижая количество доступных карбонат-ионов, необходимых для начала работы. Используем аналогию со строительством: представьте, что вы пытаетесь построить дом, а кто-то постоянно крадет у вас кирпичи. Чем выше кислотность воды, тем больше энергии требуется для завершения необходимых этапов. В определенный момент вода становится коррозионно-активной – и твердый карбонат кальция начинает растворяться. Вот почему у морских блюдечек, подобравшихся слишком близко к фумаролам у Кастелло Арагонезе, появляются дыры в раковинах.

В лабораторных экспериментах было показано, что кальцифицирующие организмы особенно сильно пострадают от снижения pH океанической воды, и это подтверждается списком исчезнувших у Кастелло Арагонезе видов. В зоне со значением pH 7,8 три четверти исчезнувших видов относятся к кальцифицирующим организмам82; среди них упоминавшиеся выше почти вездесущий вид усоногих Balanus perforatus, жизнестойкая мидия Mytilus galloprovincialis и червь серпулида Pomatoceros triqueter. Еще среди кальцифицирующих организмов там исчезли распространенный двустворчатый моллюск Lima lima, морская улитка шоколадного цвета Jujubinus striatus и морская улитка из семейства червячковых Serpulorbis arenarius. При этом полностью исчезли и кальцифицирующие водоросли.

По мнению геологов, работающих в этом районе, подводные фумаролы у Кастелло Арагонезе выпускали углекислый газ как минимум несколько сотен лет, возможно, и дольше. Любая мидия, усоногое или червь серпулида, способные адаптироваться к более низкому уровню pH, за прошедшие столетия, надо полагать, уже сделали бы это. “Им предоставлена возможность поколение за поколением учиться выживать в таких условиях, и все же их там нет”, – заметил Холл-Спенсер.