Магнитные ископаемые бактерий расскажут о кислороде древних океанов
Продолжающееся нарушение человечеством концентрации углекислого газа (CO₂) в атмосфере, температур и глобальных круговоротов питательных веществ лишает океаны кислорода. Хотя мы можем измерять текущие изменения океанической циркуляции и морской жизни, мы всё ещё не знаем, насколько далеко может зайти потеря кислорода и ущерб океаническим экосистемам. Один из способов предвидеть будущее океанов — оглянуться на то, как наши моря и их обитатели реагировали на более высокие уровни CO₂ и более тёплый климат в прошлом.
Морские микроорганизмы записывают признаки минувших условий в крошечных окаменелостях, которые они оставляют после себя, но большинство окаменелостей дают подсказки об относительных изменениях кислорода в океане с течением времени, а не об абсолютной концентрации кислорода. Чтобы решить эту проблему, Хуан и коллеги исследовали более 200 современных образцов океанических отложений из океанических бассейнов по всему миру, чтобы связать «магнитоокаменелости» — наноскопические магнитные минералы, оставленные бактериями — с современными уровнями кислорода в воде. Работа предоставила новое уравнение, которое учёные могут использовать для расчёта абсолютных уровней кислорода в древних морях.
Бактерии, образующие магнитоокаменелости, живут в верхних нескольких сантиметрах морского дна, где они выращивают кристаллы таких минералов, как магнетит, чтобы обнаруживать магнитное поле Земли и реагировать на него. Используя просвечивающий электронный микроскоп, исследователи кропотливо задокументировали формы более 4 500 зёрен магнитных минералов, каждое из которых едва шире одной тысячной человеческого волоса. Образцы из частей океана с более низкими уровнями кислорода содержали большее количество тонких, пулеобразных кристаллов магнетита, тогда как воды с большим количеством кислорода благоприятствовали росту крошечных кубов магнетита. Изменение формы можно увидеть визуально, а также через различия в магнитных свойствах кристаллов.
Модель увеличения образования кубов по мере роста уровня кислорода сохраняется при различных температурах, концентрациях соли и уровнях органического углерода в морской воде, что делает магнитоокаменелости широко применимым инструментом для картирования древнего океанического кислорода на сегодняшний день, говорят авторы. Выделяя бактериальный магнетит в более старых образцах морского дна, исследователи теперь могут использовать результаты этой статьи как эталон для определения того, сколько кислорода достигало глубокого океана в условиях более жаркого климата прошлого Земли, предполагают они. (Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2026GL124170, 2026)
От прошлого к будущему
Это исследование имеет значение далеко за пределами палеоклиматологии. Понимание того, как океаны теряли кислород в прошлом, может помочь нам предсказать, что произойдёт в ближайшие десятилетия. Уже сейчас океаны теряют кислород — явление, известное как дезоксигенация. Согласно некоторым оценкам, с 1960-х годов содержание кислорода в мировом океане снизилось примерно на 2%, а в прибрежных водах этот процесс идёт ещё быстрее.
Дезоксигенация опасна не только для морских обитателей, которым кислород необходим для дыхания. Она также влияет на круговороты питательных веществ, таких как азот и фосфор, и может приводить к расширению «мёртвых зон» — областей океана, где кислорода так мало, что большинство животных не может там выжить. Кроме того, низкий уровень кислорода влияет на производство парниковых газов, таких как закись азота, которая в 300 раз сильнее CO₂ как парниковый газ.
Метод, разработанный Хуаном и коллегами, позволяет учёным заглянуть в прошлое и увидеть, как океаны реагировали на климатические изменения в геологическом времени. Например, во время палеоцен-эоценового термического максимума (около 56 миллионов лет назад), когда температуры были на 5–8°C выше современных, океаны, вероятно, потеряли значительное количество кислорода. Изучение магнитоокаменелостей из отложений того периода может показать, насколько серьёзной была дезоксигенация и как быстро она происходила.
Эти данные могут быть использованы для калибровки климатических моделей, которые предсказывают будущее океанов. Если модели недооценивают или переоценивают потерю кислорода в прошлом, они могут давать неверные прогнозы на будущее. Магнитоокаменелости предоставляют независимый способ проверки этих моделей.
Кроме того, метод может быть применён не только к древним океанам, но и к современным отложениям. Это позволит учёным реконструировать историю дезоксигенации за последние столетия с высоким временным разрешением. Например, можно будет увидеть, как промышленная революция и последующее увеличение выбросов CO₂ повлияли на кислородные уровни в разных регионах океана.
Однако у метода есть ограничения. Он требует хорошо сохранившихся магнитоокаменелостей, которые не всегда присутствуют в отложениях. Кроме того, связь между формой кристаллов и уровнем кислорода была установлена для современных условий, и неясно, насколько она справедлива для совершенно иных климатических режимов прошлого. Тем не менее, это важный шаг вперёд в понимании того, как океаны дышат — и как они могут задохнуться.
Источники: Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2026GL124170, 2026.
