в энергию посредством фотосинтеза и, подобно растениям, поглощают углекислый газ и выделяют кислород. "Биологический насос работает, потому что фитопланктон занимается фотосинтезом, - говорит Аллен, - а когда они умирают, некоторые из них тонут и забирают с собой углерод, который они содержат, где он оседает в иле и остается там, возможно, на миллионы лет". "Нам повезло, что у нас есть океаны.
в атмосферу так много CO2 , - говорит Дюпон. "Если бы насос, приводящий это в действие, когда-нибудь перестал работать, у нас были бы большие проблемы".
Не менее важную роль в поддержании работы биологического насоса играют поднимающиеся со дна океана волны, которые доставляют фитопланктону важнейшие питательные вещества. Это нитраты, фосфаты, сера, кальций, железо и магний, которые поступают из разлагающихся тел мертвого фитопланктона и других источников и под действием ветра, течений и изменений температуры поднимаются к поверхности, где живет фитопланктон.
Один из способов понять, как человеческая деятельность может повлиять на биологический насос, - наблюдать за океанами из космоса с помощью спутников, что и сделал экипаж корабля Sorcerer II в 2009 году в таких местах, как западное побережье Мексики. Они использовали изображения цветения фитопланктона, полученные со спутника OrbView-2, который в то время находился на орбите Земли с прибором под названием SeaWIFS - сокращение от Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor. SeaWIFS улавливал хлорофилл в фитопланктоне и следил за тем, как он разрастается вокруг таких городов, как Пуэрто-Вальярта и Акапулько, питаясь и перекармливаясь человеческими отходами, азотом и фосфором из удобрений и другими загрязняющими веществами.
Однако в 2009 году было известно еще меньше подробностей о том, как именно загрязняющие вещества влияют на фитопланктон, какие силы действуют при изменении температуры, потоков питательных веществ, солености и так далее. В те дни основной задачей было собрать образцы и использовать метагеномику и другие инструменты, чтобы увидеть, что там есть и какие популяции микробов живут в той или иной среде. Это было продолжением работы, проделанной в Саргассовом море и во время экспедиции по сбору проб глобального океана (GOS). "Многие из наших настоящих вех и прорывов произошли после GOS и действительно функциональных исследований.
Геномика, которая выросла из этого", - говорит Аллен. "Я бы не сказал, что это обязательно проекты GOS, но я думаю, что геномика, метаге-номика и метатранскриптомика" - последняя представляет собой изучение экспрессии генов микробов в естественной среде - "дали нам инструменты, обладающие необходимой чувствительностью, чтобы начать проводить наблюдения, которые важны для более детального понимания этих процессов".
Одним из примеров является исследование Аллена, направленное на изучение хитросплетений домоевой кислоты. Он и другие исследователи пытаются понять, почему этот нейротоксин распространяется у западного побережья США. Этот вопрос стал актуальным для индустрии моллюсков, потому что домоевая кислота не только сводит с ума морских львов-зомби, но и попадает в крабов и других моллюсков, которых едят люди. Попадание большой дозы домоевой кислоты в организм человека может вызвать судороги и кратковременную потерю памяти.
"В 2015 году на западном побережье наблюдалось массовое цветение домоевой кислоты", - говорит Аллен. "Оно нанесло ущерб в сотни миллионов долларов коммерческому рыболовству, если объединить Вашингтон, Орегон и Калифорнию. Пострадали крабы Дангенес, другие виды моллюсков и морские млекопитающие. Теперь вспышки, похоже, происходят все чаще, и нам нужно лучше это понять". В данном случае воздействие на промышленность и здоровье людей привело к финансированию со стороны Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), которое помогает ускорить работу таких ученых, как Аллен, пытающихся лучше понять клеточные и океанографические механизмы, которые приводят к выработке домоевой кислоты.
"Потепление, похоже, является одним из факторов, - говорит Аллен о том, что им удалось узнать на данный момент, - хотя это гораздо сложнее, чем это. Мы обнаружили, что если диатомовые водоросли [такие как Pseudo-nitzschia] благополучно растут и цветут в море, а затем внезапно попадают в теплые воды у берега, где существует некое ограничение нутриентов - например, слишком мало кремния, - то они начинают вырабатывать домоевую кислоту". Он считает, что такие условия могут активировать генетическую реакцию или, в некоторых случаях, вызвать увеличение численности определенных видов Pseudo-nitzschia, склонных к производству домоевой кислоты. "Не все Pseudo-nitzschia делают это, - сказал он, - но мы начинаем понимать некоторые механизмы, которые вызывают это явление, и можем надежно стимулировать его в лаборатории".
Аллен добавляет, что существует голливудский угол зрения на домоевую кислоту, которая имеет дьявольски звучащее название, словно взятое из фильма ужасов. Многие люди верят, что фильм Альфреда Хичкока "Птицы" был снят по мотивам реального случая, когда обезумевшие птицы врезались в окна, наевшись анчоусов, в которых была домоевая кислота", - говорит он, ссылаясь на реальный случай, произошедший в городе Капитола, штат Калифорния, недалеко от Санта-Круз, в 1960-х годах. Вот рассказ об этой атаке зомби-берсерков на птиц, опубликованный в 2016 году в газете Mercury News:
В августе 1961 года жители Капитолы проснулись от картины, которая казалась прямо из фильма ужасов. Полчища морских птиц пикировали на их дома, врезались в машины и извергали полупереваренные анчоусы на газоны.
Известный кинорежиссер Альфред Хичкок даже использовал это происшествие в качестве исследовательского материала для своего тогдашнего фильма "Птицы", в котором стаи обезумевших птиц необъяснимым образом нападают на прибрежный город.
Как необъяснимые нападения птиц в фильме "Птицы" пугали киноманов более полувека, так и ажиотаж 1961 года озадачивал ученых на протяжении десятилетий. Теперь они считают, что виной тому была домоевая кислота - тот же нейротоксин, из-за которого в этом году в Калифорнии задерживается сезон крабов Дангенесс.
В другой серии исследований, подробно описывающих тонкости процветания или отсутствия ми-кробов, основное внимание уделяется железу - важнейшему питательному веществу для фитопланктона, способному поглощать из океана такие питательные вещества, как азот. (Эти исследования относятся к экспедициям JCVI в Антарктиду с 2006 по 2015 год, а также к расследованию того, как повышение уровня углерода в атмосфере и закисление океанов могут подорвать деликатный механизм в фитопланктоне, который контролирует поглощение железа. Аллен и другие ученые выяснили, что естественный запас железа в Южном океане ограничен, а значит, там живет меньше фитопланктона. Однако исследователи также обнаружили, что все более теплая вода в Южном океане, похоже, заменяет железо в некоторых видах фитопланктона и способствует недавнему увеличению их популяции.
По словам Аллена, этот скачок численности фитопланктона может иметь последствия для таких удаленных от Антарктиды регионов, как южная часть Тихого океана. В прошлом тот факт, что лишенный железа фитопланктон на юге не потреблял все
