В ледниковые эпохи холодный океан отправлял на дно заметно больше отмершего планктона и запирал углекислый газ в глубине на тысячелетия. Этот недооцененный механизм объясняет около четверти ледникового падения углекислого газа в атмосфере. Исследование опубликовали в журнале Nature Communications исследователи Чикагского университета вместе с британскими коллегами из Кембриджа, Ливерпуля и Саутгемптона.
Фотосинтез микроскопических водорослей поглощает углекислый газ из воды и строит из него органику. Бактерии и зоопланктон поедают эту органику и разлагают ее, возвращая углерод обратно. Реакции разложения зависят от температуры заметно сильнее, чем фотосинтез, поэтому при похолодании океана разложение проседает сильнее производства. В итоге больше отмершей органики опускается на дно неразложившейся, а углерод выпадает из оборота на тысячелетия.
Авторы проверили эту логику, построив теоретическую модель на основе метаболической теории экологии. По их расчетам, каждый градус похолодания поверхности океана снижал концентрацию углекислого газа на 6,2 ppm (ppm — миллионная доля). В последний ледниковый максимум, завершившийся около 19 тысяч лет назад, поверхность планеты была примерно на 6 градусов холоднее доиндустриальной эпохи, а углекислого газа в воздухе было на 90 ppm меньше, чем перед промышленной революцией. Холод повысил эффективность утечки углерода в глубину примерно на 9%, что дало 20 из тех 90 ppm, то есть четверть ледниковой аномалии.
По силе механизм сопоставим с растворимостью углекислого газа в морской воде, которая добавляет около 9 ppm на каждый градус. Работает он и в обратную сторону: нынешнее потепление океана замедляет утечку углерода в глубину и в перспективе может подстегивать рост углекислого газа в атмосфере, усиливая антропогенное потепление.
Ученые пытались объяснить колебания температуры морскими льдами, перестройкой океанских течений, запасами питательных веществ и наземными экосистемами, и теперь ясно, что срабатывала целая комбинация механизмов. Новая работа впервые оценила вклад метаболизма планктона в этот процесс.
Ранее ученые нашли способ превращать углекислый газ в спирт с помощью света.