Каждую ночь под покровом темноты бесчисленные морские существа поднимаются к поверхности океана, а перед рассветом снова исчезают в глубине. Эта массовая миграция — важнейшая часть углеродного цикла Земли — впервые наблюдалась в глобальном масштабе благодаря космическому лазеру.
Это явление известно как суточная вертикальная миграция (diel vertical migration (DVM)). Крошечные морские организмы — от ракообразных до кальмаров и криля — по ночам выплывают к поверхности океана, чтобы питаться фитопланктоном, а затем незадолго до восхода солнца возвращаются обратно на глубину. Основная причина этой миграции заключается в том, чтобы избежать хищников, которые могут встретиться им у поверхности при дневном свете.
Эта ежедневная миграция, которая считается самой крупной на Земле по общему количеству животных, ранее неоднократно наблюдалась с кораблей. Теперь исследователи наблюдали ее в течение десятилетия в масштабе целых океанов благодаря лидару Cloud-Aerosol Lidar на американо-французском спутнике CALIPSO. Аппарат был создан в 2006 году для изучения таких атмосферных явлений, как облака, пыль, загрязнение и вулканический пепел. Но лазер спутника также способен проникать в верхний 20-метровый слой океана, и если мигрирующие животные достигают его, CALIPSO может их видеть.
Опубликованная карта показывает изменения в обратном рассеивании света в океане ото дня к ночи, то есть изменение интенсивности отражений лазерных импульсов CALIPSO. Ученые изучили данные дневных и ночных проходов спутника и отметили разницу в величине обратного рассеивания. Области, окрашенные в красный или оранжевый цвет, имели наибольшую разницу в рассеивании света, что указывает на значительное количество мигрирующих морских существ в этих районах.
«Благодаря лидару мы впервые наблюдали эту миграцию в глобальном масштабе каждые 16 дней в течение 10 лет», — сказал Майкл Беренфельд, ведущий автор исследования и биологический океанограф в Университете штата Орегон.
Совокупный эффект этих вертикально мигрирующих существ имеет большое значение для климата Земли. Днем фитопланктон фотосинтезирует и поглощает значительное количество углекислого газа из атмосферы. Животные, которые ночью поднимаются к поверхности и питаются фитопланктоном, забирают углерод обратно на глубину. Большая часть этого углерода испражняется животными, затем тонет и оказывается в ловушке в глубинах океана и вне атмосферы.
На приведенной карте показано распределение «вертикальных мигрантов» в Мировом океане, более яркие цвета указывают на их большее изобилие. Анализируя исследуемый период (2008–2017 гг.), ученые обнаружили долгосрочные изменения в популяциях мигрирующих животных, вероятно, вызванные изменением климата. Данные CALIPSO выявили увеличение мигрирующей биомассы в субтропических водах северной и южной частей Тихого океана и на юге Индийского океана. В тропических регионах и на севере Атлантике биомасса уменьшилась. Во всех регионах, кроме тропической Атлантики, эти изменения коррелировали с изменениями численности фитопланктона.
По словам ученых, новые данные дают возможность комбинировать спутниковые наблюдения с моделями и лучше измерять влияние этой огромной миграции животных на углеродный цикл Земли.
Исследование опубликовано в журнале Nature.