Мы все уже видели изображение белого медведя, его командное присутствие уменьшилось из-за изоляции на горько-маленьком куске льда, окруженного кобальтовым морем, которого там быть не должно. Как символическое выражение быстрого изменения климата, оно, несомненно, неотразимо.
Связанный контент
- Два Смитсоновских Ученых Восстанавливают Таинственные Обстоятельства Смерти 1866 года и Истории Изменений
- Редкий публичный показ рукописи майя 17-го века
- Гориллы Черепа Диана Фосси - научное сокровище и символ ее борьбы
- Для ученых клочья кита ушная сера могут быть биологической сокровищницей
Но если вы действительно хотите лучше понять, что происходит в Арктике и Субарктике, вы должны полюбоваться организмом, гораздо более скромным и незнакомым, чем белый медведь: коралловые водоросли рода Clathromorphum .
Они не водоросли, о которых обычно думают, как нечто довольно скользкое и зеленое, которое всплывает на пляж или в пруд. Кораллины - красные водоросли, которые имеют твердые оболочки карбоната кальция вокруг каждой клетки, и они растут по всему миру. Кораллиновые водоросли рода Clathromorphum характерны для высоких широт и холодных вод Арктики и Субарктики, и у них есть критически важные истории, которые они могут рассказать о своем океане и о том, как он изменился за столетия.
Ученые говорят, что они также являются ключевым архивом информации. Это потому, что год за годом водоросли растут в разных слоях, старательно записывая свое окружение.
«В Арктике есть и другие морские архивы, такие как глубоководные донные отложения и двустворчатые двустворчатые моллюски, но коралловые водоросли являются единственными архивами, которые регистрируют поверхностные условия с сезонным разрешением в течение сотен лет», - говорит Йохен Халфар, доцент геологии в университете Торонто и ведущий научный сотрудник в его палеоклиматической и палеоэкологической исследовательской группе. «У нас есть несколько наземных архивов, например, ледяные керны из ледников и ледниковых щитов. Но это не морской климат, и красные водоросли в настоящее время впервые позволяют нам из года в год реконструировать морской климат высоких широт ».
Кораллиновые водоросли растут на твердой подложке, покрывая валуны и другие структуры, как своего рода ковровое покрытие с твердыми оболочками, и цвета твидового костюма Dolores Umbridge. (Мэгги Д. Джонсон, NMNH) 
Clathromorphum представляет особый интерес для ученых из-за того, где он живет и его способность процветать очень, очень долго - потенциально тысячи лет. (Ник Калоянис) 
Поскольку они являются растениями, они фотосинтезируют солнечный свет, чтобы расти, и по мере роста у коралловых водорослей образуется жесткая скелетная структура карбоната кальция, которая накапливается со временем. (Уолтер Адей) Как далеко в прошлом был Уолтер Адей, заслуженный научный сотрудник и куратор Смитсоновского национального музея естественной истории. 1200-летний образец коралловых водорослей, который Адей и его команда собрали у берегов Лабрадора в 2013 году, является одним из сотен редко экспонируемых музейных экспонатов, представленных на выставке «Предметы Чудеса», открывающейся 10 марта 2017 года. выставка рассматривает важнейшую роль, которую музейные коллекции играют в научном поиске знаний.
По общему мнению, Адей является отцом-основателем исследования кораллина, собирая образцы и исследуя их секреты с тех пор, как он приехал в Смитсоновский институт в 1964 году (он вышел на пенсию только в прошлом году, хотя это не означает, что его изучение кораллинов замедлилось ). Во многом благодаря его усилиям, собирающим из Арктики через тропики, часто на судах, которые он либо построил, либо переоборудовал сам, в коллекции музея хранится около 100 000 образцов кораллинов различных видов.
Clathromorphum, однако, представляет особый интерес для ученых из-за того, где он живет, и его способности процветать очень, очень долго - потенциально тысячи лет - при архивировании климатической информации по мере роста.
«Коралловые рифы в тропиках использовались для определения прошлых условий», - говорит Адей. «Но в Арктике нет мелководных коралловых рифов. Существуют чрезвычайно глубоководные кораллы, но они очень отличаются от родов и видов тропических коралловых рифов, и они сыграли очень небольшую роль в определении прошлой истории Арктики. Таким образом, единственными реальными источниками старения и датирования прошлого климата, особенно температуры, являются кораллины, и это относительно ново ».
Кораллиновые водоросли растут на твердой подложке, покрывая валуны и другие структуры, как своего рода ковровое покрытие с твердыми оболочками, и цвета твидового костюма Dolores Umbridge.
Поскольку они являются растениями, они фотосинтезируют солнечный свет, чтобы расти, и, когда они растут, они развивают жесткую скелетную структуру карбоната кальция, которая накапливается со временем. Как деревья на Terra Firma, они документируют свой рост в виде колец или слоев - «деревьев моря», как их называет Халфар. Поскольку они растут больше, когда у них больше света, ученые могут оценивать площадь морского льда ежегодно на основе толщины годового кольца или слоя.
Уолтер Адей (в центре) с дайверами Тью Сускевичем (слева) и Майком Фоксом демонстрируют 17-килограммовый образец коралловых водорослей, найденных у острова Кингиток, Лабрадор. (Дэвид Белэнджер) «Если вы сравните год, когда морской лед ломается в самом начале сезона, когда водоросли получали больше света и могли расти больше, чем в другие годы, когда морской лед покрывался все дольше и дольше, мы можем определить, как долго в течение определенного года был морской лед в зависимости от ширины этих слоев », - говорит Халфар.
Ученые подтверждают эти данные спутниковыми изображениями, снятыми с 1970-х годов и показывающими покрытие морского льда. По словам Халфара, поскольку эти значения откалиброваны, исследователи могут использовать водоросли для анализа покрытия морского льда задолго до того, как станут доступны спутниковые снимки. Предоставление этого долгосрочного набора данных является критически важной ролью водорослей в стремлении лучше понять последствия техногенного изменения климата в Арктике и Субарктике.
«У нас нет другого способа восстановить состояние поверхностного океана в Арктике при годовом разрешении за последние несколько сотен лет», - говорит Халфар. «У нас очень мало наблюдательных данных из Арктики, потому что там было не так много людей, которые проводили измерения в очень многих местах. Так что многое из этого исходит из спутниковых данных, и это только с 1970-х годов ».
Эти огромные пробелы в данных до того, как спутниковые изображения стали доступны, значительны из-за циклического характера климатических моделей. Например, многоканальное колебание в Атлантике, которое влияет на температуру поверхности моря и может повлиять на сезон ураганов в Атлантическом океане, засуху в Северной Америке, снегопады в Альпах и осадки в африканском Сахеле, среди других отдаленных последствий, - действует от 50 до 70-летняя шкала времени в высокоширотной Северной Атлантике.
«Таким образом, вы можете себе представить, что если у вас есть 45 лет хороших данных наблюдений [со спутников], вы снимаете только половину цикла», - говорит Халфар. «Мы должны рассматривать климат Арктики в более долгосрочной перспективе, чтобы полностью понять климатическую систему, а также спрогнозировать изменение климата в будущем».
Поверхностные условия - это только одна часть истории, которую рассказывают кораллы, и поскольку ученые внедряют новые технологии, они могут задавать еще больше вопросов.
«Только верхом является живая ткань, но она создает эту массу, которая записывала изменения в окружающей среде на протяжении всей своей жизни», - говорит Бранвен Уильямс, доцент кафедры наук об окружающей среде факультета науки WM Keck Клермонта МакКенны, Питцер, и Скриппс колледжи. «Химические вещества, которые они образуют в своих скелетах, меняются в зависимости от того, что происходит в окружающей их среде. Они концентрируют больше магния в своих скелетах, когда температура выше, и меньше, когда холоднее ».
Анализируя содержание магния в слоях, ученые могут получить данные о температуре воды даже до шестимесячного периода, например, с весны, когда вода нагревается, до зимы. Анализ бария может помочь определить соленость. И на переднем крае исследований кораллов, Уильямс и его коллега используют изотопы бора, чтобы помочь определить pH, еще один важный компонент в химии воды.
Тем временем, Адей и его постдокторант, Меринда Нэш из Австралии, используют высокотехнологичное оборудование отдела минералогии Музея, чтобы показать, что кальцинированные клеточные стенки кораллинов чрезвычайно сложны, со многими типами карбонатных минералов и микроструктур в нанометровом масштабе., Эта новая информация поможет отладить архивы климатологов.
Несмотря на то, что эта лабораторная работа продолжает расширять наше понимание того, сколько кораллинов может нам рассказать, поиск и сбор клатроморфа остается трудоемкой и трудной задачей, требующей от дайверов работать при низких температурах воды.
Первоначальная работа Адей с кораллами заключалась в установлении мирового разнообразия. И десятилетия назад ему удалось показать огромные карибские рифы кораллинов, возраст которых был до 3000 лет и ограничен только уровнем моря. По мере того, как вопросы, связанные с изменением климата, становились все более актуальными, особенно в Арктике, его внимание стало смещаться на поиск образцов клатроморфа, возраст которых составляет сотни, если не тысячи лет.
В трех экспедициях в период с 2011 по 2013 годы Адей и его команда аспирантов покрывали большую часть побережья Лабрадора, пытаясь не только найти самые старые образцы Clathromorphum, которые они могли, но и анализировать, какие условия окружающей среды обеспечивали наилучшую среду обитания для роста водорослей. без раздавливания льдом, утомления моллюсками или иного ущерба для природных факторов.
Они нашли образцы примерно до 1800 лет в специализированных средах, где кораллины могли вырасти намного старше, потому что дырчатые организмы не могли выжить. Они также смогли составить карту типа субстрата, где ученые могли бы ожидать, что в будущих экспедициях будет обнаружено гораздо больше водорослей по всей Арктике.
Хальфар, например, прошлым летом путешествовал из Гренландии в Северо-Западный проход в поисках Clathromorphum . Он занимается поиском образцов до 200 лет в максимально возможном количестве мест по всей Арктике для создания широкого набора данных до начала промышленной революции, когда углеродный след человека начал резко расти.
«То, что кажется возможным сейчас, - это возможность создать сеть климатических реконструкций, насчитывающую около 150 лет, и даже это большой шаг вперед по сравнению с использованием спутниковых наблюдений 1970-х годов», - говорит он. «Каждый регион отличается от потери морского льда. Эта широкая сеть через Арктику позволит нам детально изучить потери морского льда в каждой области ».
« Объекты чуда: из собраний Национального музея естествознания» с 10 марта 2017 по 2019 год.
