Потеря морского льда вызывает смену режима азотной биогеохимии в Арктическом океане

Почему это важно для меняющейся Арктики

Арктический океан быстро теплится, и сокращение морского льда часто рассматривается как наглядный признак климатических изменений. Но под поверхностью происходит другой, менее заметный перелом: перераспределяются базовые питательные вещества, питающие морскую жизнь Арктики. В этом исследовании показано, что Арктика пересекла порог, вследствие чего азот — один из ключевых элементов для роста растений — теперь в дефиците на большой части региона. Это тихое изменение может перестроить сообщество организмов в арктических водах и повлиять на то, сколько углерода океан способен поглощать из атмосферы.

Новая картина поверхностных арктических вод

Используя данные многократных корабельных обследований через пролив Фрама между Гренландией и Шпицбергеном, авторы собрали 20‑летний ряд наблюдений за температурой, соленостью и питательными веществами в холодных полярных поверхностных водах, вытекающих из Арктического океана. Примерно в 2009 году они зафиксировали явный разрыв в паттерне: средние уровни нитратов в этих поверхностных водах снизились с примерно трёх единиц до менее двух, при этом почти нулевые значения стали появляться гораздо чаще. Одновременно сместился баланс между разными питательными веществами. Соотношение азота к фосфору упало, тогда как соотношение кремния к азоту выросло, что указывает на то, что главным ограничителем роста растений в этих водах стал не свет, а азот.

Скрытая работа на морском дне

Исследователи проследили этот сдвиг до процессов на широких, мелководных шельфах у берегов Сибири, особенно в Чукотском и Восточно‑Сибирском морях. Когда микроскопические растения растут у поверхности и отмирают, их остатки оседают и разлагаются микробами в донных отложениях. В условиях низкого содержания кислорода и богатых органикой осадков эти микробы используют нитрат вместо кислорода и превращают его в газообразный азот — процесс, известный как бентийная денитрификация, который навсегда удаляет усваиваемый азот из океана. Соединив опубликованные оценки продукции фитопланктона на каждом шельфе с измерениями денитрификации из прежних исследований, авторы восстановили, как это донное удаление азота менялось с конца 1990‑х годов. Их расчёты показывают, что удаление азота на сибирских шельфах примерно удвоилось за два десятилетия, при этом наибольшие приросты наблюдались на Чукотском шельфе, где продуктивность резко возросла по мере отступления льда.

Течения, несущие меняющийся химический «отпечаток»

История не заканчивается на шельфах. Поверхностные течения уносят эти изменившиеся воды через всю Арктику и в конечном счёте выводят их через пролив Фрама. Чтобы проследить этот путь, исследователи использовали модель, отслеживая виртуальные водные частицы назад от пролива Фрама в течение десяти лет. До 2009 года многие из этих частиц большую часть времени проводили над шельфом Карского моря, где удаление азота более умеренное. После 2009 года циркуляция ускорилась вдоль кромки шельфа, и большая доля воды, питающей пролив Фрама, прошла по сильно денитрифицирующим Чукотскому и Восточно‑Сибирскому шельфам. В результате «химический отпечаток» полярных поверхностных вод сдвинулся: всё больше воды, достигающей центральной Арктики и пролива Фрама, уже теряло нитраты по пути.

От ограниченности светом к ограниченности питанием

Ранее, в спутниковую эпоху, рост арктического фитопланктона тесно коррелировал с площадью открытой воды, образовавшейся при таянии льда, что свидетельствовало о том, что свет был главным ограничителем. Новая работа показывает, что эта взаимосвязь нарушилась примерно после 2009 года. На привносящем шельфе Чукотского моря продуктивность продолжает расти по мере ухода льда и доставки тихоокеанских вод с новыми питательными веществами. Однако далее по течению, через Восточно‑Сибирское, Лаптевых и Карское моря и в центральную Арктику, рост растений застопорился или даже снизился, несмотря на увеличение площади открытой воды. Этот паттерн согласуется с наблюдаемым падением нитратов и указывает на новый режим, в котором поставка фиксированного азота, а не солнечный свет, теперь определяет верхний предел продуктивности на большой части Арктического океана.

Что это означает для жизни в Арктике

В совокупности наблюдения и моделирование указывают на то, что Арктический океан пересёк порогоподобный рубеж в своих питательных циклах. Бентийная денитрификация на нескольких ключевых шельфах теперь удаляет количество азота, сопоставимое с общим притоком нитрата из Тихого океана, оставляя внутреннюю часть Арктики хронически бедной на азот. В этих условиях низкого содержания азота меньшие фитопланктонные клетки, которые эффективнее используют скудные питательные ресурсы, имеют преимущество над крупными диатомовыми водорослями, богатыми кремнием, и пищевая сеть может сместиться в сторону большего перерабатывания и меньшего вертикального экспорта органики. Такие изменения уже фиксируются в районах, например, Чукотского моря и пролива Фрама. Хотя другие источники азота, такие как атмосферные вносы или нитрофиксирующие микробы, могут стать более значимыми, вряд ли они компенсируют текущие потери. Для неспециалиста посыл ясен: по мере исчезновения арктического морского льда невидимая основа его морской экосистемы тихо перестраивается, с долгосрочными последствиями для жизни на севере.

Цитирование: Santos-García, M., Ganeshram, R.S., Oziel, L. et al. Sea ice loss drives a regime shift in Arctic Ocean nitrogen biogeochemistry. Commun Earth Environ 7, 442 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03569-x

Ключевые слова: Арктический океан, потеря морского льда, азотный цикл, бентийная денитрификация, первичное производство