«Морской снег» помогает уносить углерод в глубины океана: учёные уточнили механизм

Исследователи из Варшавского университета уточнили, как частицы так называемого «морского снега» сталкиваются друг с другом во время погружения. От таких столкновений зависит, насколько быстро органическое вещество укрупняется и уходит из верхних слоёв океана в глубину вместе с углеродом.

«Морским снегом» называют мелкую органическую взвесь в воде. Это остатки планктона, фрагменты водорослей, продукты жизнедеятельности организмов и другие частицы. Они медленно оседают вниз и в воде могут выглядеть как рыхлые хлопья. Для углеродного цикла это важный процесс: часть углерода, связанного в такой органике, уходит из поверхностных вод и может надолго задерживаться в глубине или донных отложениях.

В новом исследовании учёные рассмотрели два механизма столкновений таких частиц. Первый связан с броуновским движением: совсем мелкие частицы хаотично смещаются в жидкости и иногда сталкиваются случайно. Второй механизм возникает при оседании. Более крупная частица тонет быстрее и по пути догоняет мелкие частицы, которые движутся вниз медленнее.

Раньше эти процессы часто описывали по отдельности, но в реальной воде они могут работать одновременно. Авторы построили компьютерную модель, в которой учли движение мелких частиц, поток воды вокруг тонущего объекта, разницу в размерах и относительную скорость оседания. По данным исследования, если оставить в расчёте только один механизм, частоту столкновений можно занизить вплоть до сотни раз. Для моделей переноса углерода это уже серьёзное расхождение, а не небольшая поправка. При этом распространённое упрощение, когда частоты столкновений от разных механизмов просто складывают, оказалось достаточно близким к подробной модели. Ошибка не превышала 20%. Для океанографических расчётов это может быть приемлемо, хотя сама работа показывает, что даже такое сложение требует проверки. Авторы также заметили, что граница между режимами, где важнее броуновское движение и где заметнее захват при оседании, почти совпала с биологическим разделением между пикопланктоном и нанопланктоном.

Такие расчёты нужны для более точного описания «биологического насоса» океана. Именно он помогает переносить углерод из поверхностных слоёв воды в глубину. Чем лучше модели учитывают поведение частиц, тем точнее можно оценивать роль океана в углеродном цикле.

Источник:https://phys.org