Абляция обеспечивает ключевые макроэлементы (азот и фосфор) для ледниковых ледяных водорослей в северо‑западной Гренландии

Почему темный лед в Гренландии важен

В летние дни в Гренландии некоторые участки ледяного щита заметно темнеют. Это не сажа и не промышленная грязь, а процветающие сообщества крошечных водорослей, окрашивающих поверхность льда и заставляющих её сильнее поглощать солнечный свет. Темный лед тает быстрее, что способствует повышению уровня моря. Ученые давно подозревали, что дефицит ключевых питательных веществ, особенно фосфора и азота, может сдерживать рост этих водорослей. Исследование задает вводящий в заблуждение простой вопрос: поставляет ли сам тающий лед достаточно этих элементов, чтобы питать рост водорослей?

Скрытая растительность на льду

Водоросли, обитающие на голом льду Гренландии, — это микроскопические родственники наземных растений, окрашенные в глубокий пурпурный цвет защитными пигментами. Там, где они массово цветут, они значительно снижают отражательную способность льда, ускоряя таяние на обширных территориях. Но, как и любые растения, их рост зависит от базовых ингредиентов — углерода, азота и фосфора. Углерод легко доступен из воздуха, тогда как азот и фосфор считались редкими на поверхности льда, возможно, поступающими в крошечных дозах с пылью или снегопадом. Ранее измерения часто не обнаруживали эти питательные вещества вовсе, что привело к идее, что особенно фосфор ограничивает рост водорослей.

Глубже в толщу льда

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи отобрали образцы льда в двух точках северо‑западной Гренландии: на леднике Каанаак (Qaanaaq Ice Cap) и в близлежащей части главного ледяного щита Гренландии. В каждом месте они собирали рыхлый пористый верхний слой, известный как корка выветривания, тонкую зону сразу под ней и плотный, невыветрившийся лед примерно на метр вглубь. Затем образцы растопили и профильтровали и использовали высокочувствительный специально созданный анализатор для измерения азота и фосфора на уровнях миллиардных долей моля — значительно ниже пределов обнаружения стандартных методов. Они также подсчитывали число клеток водорослей в поверхностном льду и изучали минеральные частицы в образцах, чтобы определить, какие фрагменты пород смешаны с льдом.

Что действительно содержит талый лед

Результаты показали, что растворенный азот и растворенный фосфор присутствуют во всей толщине льда, а не только на поверхности. Концентрации невысоки, но реальны и измеримы, и особенно поверхностные слои содержат достаточно фосфора, чтобы поддерживать обильные населения водорослей, обнаруженные там. Азот на поверхности выглядит частично истощенным, что согласуется с активным поглощением микроорганизмами, тогда как в глубоком льду его уровни несколько выше. Состав минеральной пыли различался между участками и включал полевые шпаты, которые могут содержать следы азота и фосфора, однако исследование показало, что сам лед уже хранит эти питательные вещества, даже без привлечения значительной подкормки со стороны специализированных фосфоросодержащих минералов. Органические формы азота и фосфора также присутствовали, хотя часть из них могла появляться из погибших или поврежденных клеток в ходе обращения с образцами.

Сколько таяния достаточно

Далее команда спросила, может ли сезонное таяние льда — известное как абляция — само по себе доставлять достаточно питательных веществ из глубины, чтобы питать водоросли на поверхности. Используя типичные числа клеток, известное содержание углерода в отдельной клетке водорослей и измеренные соотношения углерода к азоту и фосфору, они оценили, сколько азота и фосфора содержится в живой биомассе водорослей на миллилитр поверхностного льда. Сравнивая эти величины с концентрациями питательных веществ в глубоком, невыветрившемся льду, они вычислили толщину льда, которая должна таять ежегодно, чтобы обеспечить эквивалентное количество азота и фосфора. Для обеих площадок требуемое таяние оказалось ниже или сопоставимо с фактическим ежегодным таянием, измеренным в последние годы. Когда были учтены органические формы питательных веществ, которые могут перерабатываться другими микроорганизмами, кажущийся избыток доступного азота и фосфора стал еще больше.

Что это значит для будущего Гренландии

Проще говоря, исследование делает вывод, что медленное, но устойчивое понижение поверхности льда каждый летний сезон естественным образом доставляет больше азота и фосфора, чем ледниковые водоросли способны накопить в своих клетках. На сезонных масштабах эти базовые питательные вещества вряд ли являются главным ограничителем роста водорослей на изученных участках. Вместо этого более вероятно, что рост и распространение водорослей определяются такими факторами, как длительность обнаженности льда, количество получаемого солнечного света и кратковременные локальные истощения питательных веществ. Поскольку процветающие сообщества водорослей затемняют лед и ускоряют его таяние, понимание того, что абляция сама по себе является главным источником питательных веществ, помогает ученым точнее прогнозировать, как биологические процессы будут взаимодействовать с потеплением климата и формировать будущее ледяного щита Гренландии.

Цитирование: Gill-Olivas, B., Forjanes, P., Turpin-Jelfs, T.C. et al. Ablation provides key macronutrients (nitrogen and phosphorous) to glacier ice algae in NW Greenland. Nat Commun 17, 2129 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68625-8

Ключевые слова: ледяные водоросли Гренландии, ограничение питательными веществами, фосфор и азот, таяние ледников, почернение ледяного щита