Поставка железа в море Амандсена (Антарктида) определяется обходными глубинными водами и континентальными субледниковыми источниками

Почему таяние антарктических льдов важно для жизни в океане

Далеко не безжизненная белая пустыня, акватория вокруг Антарктиды является ключевым двигателем климата планеты и морских пищевых цепочек. Крошечные плавающие растения, фитопланктон, поглощают углекислый газ из воздуха и питают всё — от криля до китов — но они способны процветать лишь при наличии одного важного микроэлемента: железа. В этом исследовании поставлен на первый взгляд простой, но важный вопрос: по мере того как Западная Антарктида тает всё быстрее в условиях глобального потепления, откуда на самом деле поступает железо, питающее местную океанскую жизнь?

Скрытые «магистрали» подо льдом

Работа сосредоточена на ледовом шельфе Дотсона в море Амандсена, одном из самых быстро тающих районов Западной Антарктиды. Тёплая солёная вода, называемая модифицированной циркумполярной глубокой водой (mCDW), подкрадывается на континентальный шельф вдоль дна и проникает в полость под плавающим льдом. Там она тает лед снизу, насыщается пресной талой водой и возвращается в открытое море в виде подъемного «насоса талой воды». С помощью приборов на судне команда точно нанесла на карту, где этот глубокий приток входит в полость и где более лёгкая, обогащённая талой водой масса выходит, что позволило сравнить химию входящих и исходящих вод.

Отслеживание железа по химическим отпечаткам

Чтобы проследить путь железа, учёные измеряли как растворённое железо — мелкие ионы и наночастицы, доступные для поглощения организмами, — так и железо, связанное в взвешенных частицах. Они также проанализировали изотопный «отпечаток» растворённого железа, тонкие сдвиги в соотношении лёгких и тяжёлых атомов железа, которые указывают на механизмы его образования. Усредняя измерения по слоям притока и оттока, исследователи могли определить, сколько железа добавляется внутри полости и какие процессы за это отвечают.

Доминируют глубоководные и скрытые субледниковые источники

Результаты опровергают распространённое предположение. Только около одной десятой растворённого железа, выносимого из полости ледового шельфа Дотсона в 2022 году, можно отнести непосредственно к талой воде ледника. Большая часть растворённого железа — примерно две трети — уже присутствовала в поступающей глубокой воде, и ещё почти треть добавлялась из донных осадков по мере того, как эта вода пересекала континентальный шельф. Тем не менее химия растворённого железа в выходной струе несла характерный изотопный сигнал: оно было изотопно «легче», чем в притоке — признак железа, высвобождаемого в бескислородных условиях микроорганизмами, восстанавливающими железистые минералы.

Этот отпечаток указывает на неожиданный главный вкладчик в железо, связанное с талой водой: не сама плавящаяся полость ледового шельфа, а жидкая вода, текущая под прикреплённым льдом выше по течению. В этой зарытой субледниковой системе трубопроводов, где вода может задерживаться длительное время при низком содержании кислорода, микробные сообщества способны производить большие количества восстановленного железа с лёгким изотопным отпечатком. Хотя этот субледниковый сток составляет лишь крошечную долю общего объёма воды, его содержание железа настолько велико, что оно превалирует над вкладом таяния льда внутри полости.

Частицы как источник железа с медленным высвобождением

Если содержание растворённого железа от талой воды относительно невелико, то картина для частичного железа совсем иная. В исходящей воде наблюдалось почти на 50 % больше частичного железа, чем в притоке, включая значительную «лаби́льную» фракцию, химически реактивную и способную постепенно растворяться. Эти частицы поступают из нескольких процессов: взбалтывания осадков вблизи зоны контакта льда с грунтом, минералов, высвобождаемых из основания шельфа, и железа, переосаждающегося после окисления в полости. Поскольку эти зерна тонут медленно, они могут выноситься из полости и распространяться по близлежащим открытым водам, где в течение недель и месяцев действовать как удобрение с медленным высвобождением для фитопланктона.

Что это означает в условиях глобального потепления

Для неспециалистов основной вывод таков: таяние ледяных шельфов не просто «выплескивает» железо в океан. Скорее их основная роль — действовать как насос, используя плавучесть пресной талой воды, чтобы поднимать железосодержащие глубинные воды — и железо из скрытых субледниковых резервуаров — к поверхностному океану, где это необходимо для жизни. По мере того как изменение климата продолжит прогревать Южный океан и ускорять утрату льда, этот насос, вероятно, усилится, увеличивая подачу биоусвояемого железа в прилегающие воды. Предсказание будущей продуктивности и поглощения углерода в Южном океане потребует моделей, учитывающих не только скорости таяния, но и свойства входящих глубинных вод, взаимодействия осадок–вода на дне и слабо изученные субледниковые водные пути под ледяным щитом Антарктиды.

Цитирование: Chinni, V., Steffen, J.M., Stammerjohn, S.E. et al. Iron supply to the Amundsen Sea, Antarctica is dominated by circumpolar deepwater and continental subglacial sources. Commun Earth Environ 7, 162 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03264-x

Ключевые слова: железо Южного океана, антарктические ледяные шельфы, субледниковая талая вода, море Амандсена, продуктивность фитопланктона