Восстановление хрупкого равновесия: зачем создают искусственные китовые фекалии?
Природные системы Мирового океана поддерживают разнообразие живых организмов, поглощают углекислый газ и производят кислород. Однако влияние деятельности человека разрушает их хрупкое равновесие. Ученые ищут новые способы восстановления баланса, опираясь на знания о природных процессах. Одной из таких необычных идей стало создание и сбрасывание в воду искусственных китовых фекалий. Рассказываем, зачем они нужны.
Экскременты животных в океане помогают местной флоре и фауне?
Фекалии обогащают воду питательными веществами, такими как азот, фосфор и калий, которые стимулируют рост фитопланктона — основы пищевой цепи в океане.
Также многие морские организмы, включая зоопланктон и донных обитателей, используют фекалии как источник питания, а растворенные в воде соединения влияют на рост кораллов. Вносят свой вклад и морские птицы, оставляя гуано, богатое азотом и фосфором, которое благотворно влияет на прибрежные экосистемы.
В 2021 году ученые из Ратгерского университета обнаружили, что фекалии и другие выделения, а также дыхание рыб производят порядка 16% углерода в океане (внушительные 1,65 млрд тонн в год). Их экскременты представляют собой гранулы, которые способны дрейфовать на большие расстояния и опускаться на глубины, оставаясь устойчивыми к разложению в воде. Этот процесс обеспечивает доставку органического углерода в глубоководные области, где он становится доступным для бентических организмов. Это способствует поддержанию всего пищевого цикла в океане. В долгосрочной перспективе углерод, попадающий на дно, может возвращаться в атмосферу благодаря циркуляции воды, обеспечивая стабильность глобального углеродного цикла.
Кроме того, переработка органики морскими микроорганизмами стимулирует биоразнообразие и улучшает качество воды. Однако изменение климата, загрязнение океана и чрезмерный вылов рыбы, угрожают этому балансу. Снижение популяции морских животных может нарушить углеродный цикл и, как следствие, повлиять на климатическую систему планеты.
Почему киты играют уникальную роль в спасении океана?
Исследование, проведенное в 2023 году норвежскими учеными, показало, что экскременты малых полосатиков содержат высокую концентрацию таких жизненно важных для роста фитопланктона питательных веществ, как фосфор и азот.
Ежегодно около 15 тыс. китов мигрируют в арктические воды Шпицбергена, выделяя на поверхность океана около 600 тонн экскрементов, которые становятся источником пищи для многочисленных морских организмов, включая миллиарды рыб. Подкармливаемый таким образом фитопланктон поглощает углекислый газ из атмосферы, используя его в процессе фотосинтеза, и выделяет кислород. Получается, киты вносят вклад в снижение уровня углекислого газа в атмосфере, помогая ослабить парниковый эффект.
Более того, норвежские биологи обнаружили, что ежедневный вклад экскрементов малых полосатиков составляет от 0,2 до 4% потребности фитопланктона в питательных веществах в районе Шпицбергена. Несмотря на то, что эта доля может показаться небольшой, она имеет огромное значение для поддержания экологического баланса в регионе. Рост массы фитопланктона стимулирует развитие всей пищевой цепи океана, создавая условия для процветания разнообразных видов.
Зачем нужно сбрасывать в океан искусственные фекалии китов?
В XX веке массовая охота на китов уничтожила большую часть их популяции, что сильно сократило количество экскрементов, поступающих в океан. Дефицит питательных веществ негативно сказался на фитопланктоне, что, в свою очередь, усилило концентрацию углекислого газа в атмосфере и уменьшило биоразнообразие в океанах.
Чтобы решить эту проблему, ученые из организации WhaleX Foundation разработали искусственные китовые фекалии. Этот синтетический материал насыщен питательными веществами, которые имитируют естественные выделения животных.
Еще в 2021 году команда провела первый эксперимент, сбросив 360 л вещества в Тасманово море. Результаты показали, что искусственные экскременты способствуют цветению фитопланктона в больших масштабах. Это открытие порадовало ученых, так как подобные процессы могут помочь восстановить «мертвые зоны» океана — места с низким содержанием кислорода, из-за чего там практически отсутствует жизнь. Хотя результаты было трудно отследить из-за отсутствия точных инструментов мониторинга, ученые планируют усовершенствовать подход.
В 2025 году они намерены использовать массивные цилиндры с искусственными фекалиями, чтобы изучить, как в них прорастает фитопланктон и сколько углекислого газа он способен поглощать. После наблюдений содержимое будет выпущено в океан. Идея состоит в том, чтобы развернуть этот метод на 300 участках мирового океана, страдающих от дефицита питательных веществ. По расчетам ученых, такая мера может удалить до 1,5 млрд тонн углекислого газа в год, значительно замедляя глобальное потепление.
Однако реализация таких проектов сталкивается с правовыми ограничениями, включая запреты Лондонской конвенции, которая регулирует масштабные эксперименты с внесением веществ в океан. Кроме того, есть общественные опасения относительно геоинженерии и возможных негативных экологических последствий.
