Подводные сейфы: устричные рифы хоронят азот и спасают прибрежные воды от загрязнения

«Устрицы создают фундамент целой экосистемы», — говорит Рейчел Смит, морской эколог из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Изначально рифы восстанавливали ради истощённых рыбных запасов: цементируя раковины в массивные конгломераты, устрицы формируют среду обитания для бесчисленных видов, включая рыб. Но сегодня мотивы реставрации выходят далеко за рамки экологии.

Одна из ключевых задач — очистка прибрежных вод от избытка биогенов, прежде всего азота. Этот загрязнитель попадает в море со сточными водами, канализацией и удобрениями, вызывая эвтрофикацию и губительное цветение водорослей. Прежние исследования того, как устричные рифы удаляют азот, фокусировались главным образом на денитрификации — микробном процессе, превращающем органический азот из мёртвых устриц и продуктов их жизнедеятельности в инертный газ, улетучивающийся в атмосферу. Но если органика избегает встречи с микробами, она способна захораниваться в теле самого рифа — однако замеров этого механизма до сих пор было крайне мало.

«Захоронение определённо изучено гораздо хуже», — подтверждает Смит.

Счастливая находка в морозильной камере

Энн Маргарет Смайли, ведущий автор новой статьи в PLoS One и биогеохимик из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл, до начала работы подозревала, что объёмы погребённого азота окажутся скромными: слишком уж активно микроорганизмы на поверхности перерабатывают органику, оставляя ничтожную долю для захоронения. Результаты приятно её удивили.

Учёные обратились к 20 устричным рифам в Национальном эстуарном исследовательском резервате имени Рейчел Карсон близ Бофорта, штат Северная Каролина. Эти рифы были восстановлены почти три десятилетия назад специалистами UNC. В 2011 году при помощи отбойного молотка и металлической трубы исследователи извлекли керны диаметром около 10 сантиметров, проходящие сквозь всю толщу рифов — от 10 до 55 сантиметров. Образцы нарезали пятисантиметровыми слоями, запечатали и поместили в промышленный морозильник, где они пролежали долгие годы, послужив материалом для изучения роста рифов в условиях подъёма уровня моря и секвестрации углерода. Теперь Смайли измерила содержание азота в каждом из этих фрагментов.

Выяснилось, что ниже поверхностного десятисантиметрового слоя, где микробы успевают разложить органику, концентрация азота возрастает. Усреднив данные, исследовательница обнаружила, что квадратный метр рифа хоронит более 6 граммов азота ежегодно — величина, сопоставимая со скоростью денитрификации на тех же рифах. Иными словами, устрицы оказались такими же эффективными уборщиками азота, как и микробы.

Где риф растёт, там и азот копится

Обнаружился и значительный разброс: от 1 до 15 граммов азота на квадратный метр в год. Вариабельность оказалась связана с местоположением рифов. Рифы, растущие на песчаных отмелях в приливно-отливной зоне — там, где они периодически обнажаются во время отлива, — хоронили в среднем вдвое больше азота, чем их собратья, постоянно остающиеся под водой. Причина проста: межприливные рифы нарастают быстрее. «Чем больше они могут наращивать массу вверх и вширь, тем больше азота захоранивается под ними», — поясняет Смайли.

Впрочем, из этого правила нашлось исключение: рифы, окаймляющие край солёных маршей, погребали меньше азота, чем прочие межприливные сообщества. Учёные предполагают, что осадочный материал, поступающий с соседних маршей, замедляет рост этих рифов.

Цена моллюска: миллионы долларов на мелководье

Департамент качества окружающей среды Северной Каролины оценивает экономическую стоимость удаления каждого килограмма азота из природы в 26,39 доллара (в ценах 2024 года; около 28,5 доллара в пересчёте на 2026-й). Исходя из этой цифры, Смайли с коллегами подсчитали: гектар устричного рифа ежегодно хоронит азота на сумму в среднем 1700 долларов. Это открытие увеличивает предыдущие оценки стоимости «азотоочистительных услуг» устриц на 25–42%.

«Действительно ценная часть этого исследования — не просто проведённые замеры, но и перевод их в экономическую плоскость», — отмечает Рейчел Смит, не принимавшая участия в работе. Денежное выражение захоронения азота пополняет длинный список экосистемных услуг устричных рифов, куда входят чистая вода, продовольствие и защита от наводнений. «Захороненный азот — определённо недооценённая до сих пор услуга», — добавляет она.

В масштабах одного только округа, где расположен резерват имени Рейчел Карсон, все устричные рифы ежегодно хоронят порядка 120 тысяч килограммов азота. В денежном исчислении это означает более 3 миллионов долларов ценности, спрятанной в мелководных заливах и проливах — ценности, которая до недавнего времени была буквально погребена под слоем раковин и ила, незаметная для экономистов и экологов.

Источник: Eos / American Geophysical Union, по материалам статьи Smiley et al., PLoS One.