Исследование, проведенное учеными из Гавайского университета (UH) в Маноа и Университета Южной Калифорнии (USC) и опубликованное сегодня в журнале Science, показало, что этот биологический ответ зависел от неожиданно высоких концентраций нитратов, несмотря на ничтожно малое количество нитратов. азот в базальтовой лаве. Исследовательская группа определила, что нитраты попали на поверхность океана, когда тепло от значительного поступления лавы в океан согрело богатые питательными веществами глубокие воды и заставило их подняться, снабдив залитый солнцем слой питательными веществами.
После наблюдения за цветением фитопланктона на спутниковых снимках Центр исследований и образования микробов Маноа (C-MORE) организовал океанографическую экспедицию быстрого реагирования на исследовательском судне Ka’imikai-O-Kanaloa с 13 по 17 июля 2018 г. – в гуще деятельности Килауэа. Команда проводила круглосуточные операции в районе входа в лаву, чтобы проверить химический состав воды и биологическую реакцию на драматическое событие.
Со-ведущие авторы Сэм Уилсон из C-MORE и Ник Хоуко, исследователь USC, который присоединится к отделу океанографии UH Manoa в январе 2020 года, проверили гипотезу о том, что лава и вулканическая пыль будут стимулировать микроорганизмы, ограниченные фосфатом или железом, которые химические вещества найдены в лаве.
Как оказалось, поскольку в воде было так много лавы, растворенное железо и фосфат объединились в частицы, что сделало эти питательные вещества недоступными для микробов.
Кроме того, глубокая, нагретая морская вода стала плавучей и подняла нитраты, которые вызвали цветение других классов фитопланктона.
Авторы предполагают, что возможно, что этот механизм приводил к аналогичным событиям оплодотворения океана в прошлом, связанным с формированием Гавайских островов и другими значительными извержениями вулканов.
В зависимости от их местоположения, продолжительное извержение такого масштаба может также способствовать значительному притоку нитратов из глубин океана и нарушить более крупномасштабную океаническую циркуляцию, биологию и химию.
«Экспедиция в июле 2018 года предоставила уникальную возможность воочию увидеть, как массивное поступление внешних питательных веществ изменяет морские экосистемы, которые точно приспособлены к условиям с низким содержанием питательных веществ», – сказал Уилсон. "Реакция экосистемы на такое существенное добавление питательных веществ редко наблюдается или отбирается в режиме реального времени. UH имеет сильные традиции не только вулканических исследований, но и изучения их воздействия на окружающую среду, такую как океан, грунтовые воды, атмосфера. Это последнее исследование улучшает наше понимание взаимодействий лавы и морской воды в гораздо более широком контексте связей суша-океан."
«Наука – это командный вид спорта», – сказал Дэйв Карл, старший автор и содиректор коллаборации UH Manoa Simons по океанским процессам и экологии (SCOPE). "SCOPE придает особое значение сотрудничеству, когда ученые, обладающие дополнительными навыками, объединились для выполнения этого уникального междисциплинарного проекта."
В будущем команда надеется взять образцы из недавно образовавшихся водоемов на дне кратера Халема’ума’у и продолжить исследование взаимодействия лавы и морской воды в лаборатории.