Благодаря работающему на орбите спутнику удалось проверить «здоровье» и продуктивность океанской фауны.

Фитопланктон — как эта колония Chaetoceros socialis — может флуоресцировать в естественных условиях: таким образом рассеивается часть солнечной энергии, которая не может быть сохранена в результате фотосинтеза
Глобальная карта красного свечения фитопланктона
Флуоресценция фитопланктона в Индийском океане, где сезонные муссоны ограничивают поступление питательных веществ (прежде всего — железа) в воду и снижают интенсивность фотосинтеза, вызывая усиливающееся свечение
3,1-тонный спутник Aqua работает на орбите с мая 2004 г.

Живущий в водах мирового океана фитопланктон — скопище бесчисленных микроскопических водорослей и цианобактерий, служащих первым звеном в колоссальной пищевой цепочке морей и океанов и играющих важнейшую роль в жизни на всей нашей планете. Оценивается, что примерно половина всей биомассы Земли изначально производится этими крошками.

Эти существа ведут фотосинтез, улавливая солнечный свет и производя из углекислого газа и воды органическое вещество (и выделяя огромные количества кислорода — в качестве побочного продукта). При этом многие виды фитопланктона слабо флуоресцируют, и это их свойство позволило спутнику Aqua оценить, насколько хорошо протекает у них фотосинтез.

«Это — первое прямое исследование «здоровья» океанского фитопланктона, — говорит биолог Майкл Беренфельд (Michael Behrenfeld), — И теперь у нас есть новый замечательный инструмент для мониторинга изменений в фитопланктоне по всему мировому океану». А изменения эти многие ученые считают неизбежными в связи с изменением кислотности воды, накапливающей все большие количества углекислого газа, и потеплением.

За последние пару десятилетий ученые не раз использовали спутники, чтобы рассмотреть количества зеленого пигмента фотосинтезирующих растений — хлорофилла — и его распределение по поверхности планеты. Он служил хорошим индикатором интенсивности «растительной жизни» в мировом океане. Однако установленный на борту спутника Aqua спектрорадиометр MODIS позволил рассмотреть и другую характеристику — красную флуоресценцию.

Дело в том, что хлорофилл сам по себе дает картину лишь того, как много фитопланктона накоплено в той или иной части океана. Флуоресценция же позволяет оценить его главную функцию, фотосинтез. Как и наземные растения, эти микроскопические водоросли и цианобактерии улавливают солнечный свет и в ходе сложного биохимического процесса фотосинтеза превращают часть его энергии в химические связи органических соединений. Избыток энергии рассеивается, в основном, в виде тепла, но также и в виде слабой флуоресценции в красном диапазоне. Это рассеяние и позволяет увидеть спутник Aqua.

К примеру, если фитопланктон испытывает стресс из-за недостатка питательных веществ (критическим здесь является железо, играющее важную роль в фотосинтезе), эффективность фотосинтеза снижается, количество рассеиваемой энергии растет — и флуоресценция усиливается

Железо может попадать в воды океана разными путями — с ветром, приносящем бесчисленные мелкие частицы из пустынь и других сухих регионов, с водами рек, вымывающих минералы из грунта. Проведенное с помощью спутника Aqua исследование позволяет изучить динамику этих процессов.

К примеру, большим сюрпризом стал Индийский океан. Флуоресценция фитопланктона в нем очень интенсивно нарастает в определенные сезоны и, судя по всему, связана с изменениями в направлениях муссонов. Осенью, зимой и, особенно, летом мощные юго-западные ветры меняют океанские течения и поднимает со дна достаточно питательных веществ. Зато количество богатых железом частиц, приносимых теми же ветрами, существенно снижается.

«Теперь, — говорит Скотт Дони (Scott Doney), — мы можем отслеживать то, как реагирует фитопланктон на изменение содержания железа в периоды от нескольких недель до нескольких месяцев. Мы можем обнаружить и более длительные тренды, в масштабах лет и десятилетий, тренды, которые создаются глобальными климатическими изменениями и влиянием человека».

А тренды эти пока что выглядят просто пугающими. Яркий пример тому — происшествие на канадском полярном острове Мэлвилл, о котором мы рассказывали в заметке «Водоросли спасут мир».

По информации NASA