Долговременное захоронение азота в фьордах превышает денитрификацию в глобальном масштабе

Скрытые прибрежные долины, формирующие наши моря

Вдоль многих холодных гористых побережий простираются глубокие узкие заливы, называемые фьордами. Они могут выглядеть как живописные открытки, но это исследование показывает: молчаливо они помогают регулировать, сколько «удобрительного» азота циркулирует в океане, а значит — сколько углерода морская биота может захватывать и хранить. Отслеживая, куда в глобальных фьордах попадает азот, авторы показывают, что эти подводные долины гораздо важнее для баланса питательных веществ и климата планеты, чем можно было бы судить по их небольшой площади.

Почему азот в фьордах важен

Азот — базовый ингредиент жизни, ограничивающий рост микроскопических водорослей в море. При избытке азота из сельского хозяйства, сточных вод или других антропогенных источников прибрежные воды перегружаются, что вызывает цветение водорослей и потерю кислорода. При дефиците морская жизнь и способность океана запасать углерод ухудшаются. Хотя фьорды занимают менее одной тысячи доли поверхности мирового океана, они уже хранят около 11 % океанского захороненного органического углерода. Ключевой вопрос, который задают исследователи: действуют ли фьорды также как крупные долговременные хранилища самого азота, или большая его часть возвращается в атмосферу в виде газа?

Измеряя глобальное хранилище азота

Чтобы ответить на этот вопрос, команда объединила новые измерения из пяти фьордов в Швеции и Исландии с опубликованными данными по ещё 74 фьордам по всему миру. Они сосредоточились на двух основных путях для азота, поступающего в фьорды с речной водой, талым льдом и океанскими течениями. Один путь — захоронение: азот встроен в взвешенные частицы, оседающие на дно и остающиеся там веками или дольше. Другой путь — микробное «утекание», когда микроорганизмы в условиях низкого содержания кислорода превращают растворённые азотные соединения в инертный азотный газ, который уходит в атмосферу. С помощью донных записей, химических анализов и статистического масштабирования, корректирующего фрагментарность выборки, авторы оценили, сколько азота каждый из путей удаляет в глобальном масштабе.

Фьорды — очаги захоронённого азота

Результаты показывают, что фьорды являются исключительными «поглотителями» азота. В среднем каждый квадратный метр фьордового дна ежегодно захватывает больше азота, чем в большинстве других морских местообитаний и даже в большинстве озёр. Масштабирование этих показателей указывает, что фьорды, несмотря на малую площадь, ответственны примерно за 18 % всего захоронения азота в океане. Особенно эффективны фьорды высоких широт — в Гренландии, Канадской Арктике и на Шпицбергене — благодаря обильным поступлениям осадков и богатых питательными веществами частиц от ледников и эрозии. Эти быстро оседающие материалы сокращают время пребывания органики в оксигенированной воде, что позволяет большему количеству её азота сохраняться в иле вместо разрушения и выделения.

Когда кислорода не хватает, равновесие меняется

Исследование также показывает, что способ удаления азота фьордами сильно зависит от содержания кислорода. В большинстве хорошо оксигенированных фьордов долговременное захоронение в осадках составляет примерно две трети общего удаления азота, опережая микробную конверсию в газ. Но в фьордах, где глубокие воды стали серьёзно бедными по кислороду или полностью аноксичны, ситуация меняется в обратную сторону. Там скорости микробных процессов, формирующих газ, могут быть в девять раз выше, чем в богатых кислородом фьордах, иногда значительно превышая захоронение. По мере потери кислорода в глубоких водах зона, где микроорганизмы отнимают кислород у нитратов, расширяется из тонкого слоя в осадке в толстую водную полосу, что значительно увеличивает производство азотного газа.

Потепление морей и будущее азота

Изменение климата и антропогенное загрязнение питательными веществами, вероятно, перестроят этот хрупкий баланс. Потепление усиливает стратификацию водяного столба и может лишать глубокие бассейны фьордов кислорода, в то время как повышенные поступления питательных веществ и изменения океанских течений подпитывают первичную продукцию. Вместе эти тенденции способствуют как большему захоронению — через усиленную доставку свежих органических частиц, так и большему микробному удалению азота, особенно там, где глубокие воды переходят в гипоксию или аноксию. Авторы приходят к выводу, что в настоящее время фьорды действуют как мощные, климатически благоприятные фильтры, задерживающие избыток азота с минимальными побочными выбросами парниковых газов. Однако по мере распространения потепления и дедоксигенации микробные пути, также генерирующие закись азота (потентный парниковый газ), могут забирать большую долю удаления азота. Управление нагрузкой питательных веществ в прибрежных водах будет критичным, чтобы фьорды продолжали функционировать как эффективные, низкоэмиссионные поглотители азота в меняющемся океане.

Цитирование: Cheung, H.L.S., Levin, L.S., Smeaton, C. et al. Long-term nitrogen burial exceeds denitrification in global fjords. Nat Commun 17, 3148 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71116-5

Ключевые слова: фьорды, азотный цикл, морские отложения, дедоксигенация, голубой углерод