Введение

Одноклеточные водоросли, ответственные за образование мела, – это вид коколитофоров, встречающийся почти во всех океанических экосистемах от экватора до субполярных регионов и от зон богатых питательными веществами апвеллингов до бедных питательными веществами олиготрофных вод. Это один из тысяч различных фотосинтезирующих планктонных организмов, свободно дрейфующих в фототической зоне океана и формирующих основу практически всех морских пищевых цепей. Его изучают из-за масштабных цветений, которые он образует в водах, обедненных питательными веществами, после восстановления летного термоклина. Как и другие коколитофоры, E. huxleyi – это одноклеточный фитопланктон, покрытый уникально украшенными дисками из кальцита, называемыми коколитами. Отдельные коколиты в изобилии встречаются в морских отложениях, в то время как полные кокосферы встречаются реже. В случае E. huxleyi в отложениях могут сохраняться не только раковины, но и мягкие ткани организма. Он производит группу химических соединений, обладающих высокой устойчивостью к разложению. Эти химические соединения, известные как алкеноны, обнаруживаются в морских отложениях даже после разложения других мягких частей организмов. Алкеноны чаще всего используются учеными-землеведами для оценки температуры поверхности моря в прошлом.

Основные факты

Эмилиания Хаксли (Emiliania huxleyi) была названа в честь Томаса Хаксли и Чезаре Эмилиани, которые первыми исследовали осадок со дна моря и обнаружили в нем коколиты. Считается, что этот вид эволюционировал примерно 270 000 лет назад из более древнего рода Gephyrocapsa Kampter и стал доминирующим в планктонных сообществах, а следовательно, и в летописи окаменелостей, около 70 000 лет назад. Это наиболее многочисленный и широко распространенный вид коколитофор. Вид подразделяется на семь морфологических форм, называемых морфотипами, на основании различий в структуре коколитов (подробнее об этих формах см. в Nannotax). Его коколиты прозрачны и обычно бесцветны, но состоят из кальцита, который очень эффективно преломляет свет в толще воды. Это, а также высокая концентрация, обусловленная постоянным сбрасыванием коколитов, делает вспышки размножения E. huxleyi легко видимыми из космоса. Спутниковые изображения показывают, что такие вспышки могут охватывать площади более 10 000 км², а дополнительные измерения, проводимые с судов, указывают на то, что E. huxleyi является безусловно доминирующим видом фитопланктона в этих условиях. Этот вид послужил вдохновением для гипотезы Гайи Джеймса Лавлока, утверждающей, что живые организмы коллективно саморегулируют биогеохимию и климат, поддерживая неравновесные метастабильные состояния.

Обилие и распределение

Emiliania huxleyi считается широко распространенным видом. Он демонстрирует один из самых широких диапазонов температур (1–30 °C) среди всех видов коколитофоров. Его присутствие в планктонных сообществах от поверхности до 200 м глубины указывает на высокую толерантность как к колебаниям, так и к низкой освещенности. Считается, что эта чрезвычайно широкая толерантность к условиям окружающей среды объясняется существованием ряда экологически адаптированных экотипов внутри вида. В пределах этого диапазона он присутствует почти во всех образцах воды в евфотической зоне и составляет 20–50% или более от общей численности коколитофоров. Во время масштабных цветений (которые могут охватывать более 100 000 квадратных километров) концентрация клеток E. huxleyi может превышать суммарную концентрацию всех других видов в регионе, составляя 75% или более от общего числа фотосинтезирующего планктона в данной области. Цветения можно идентифицировать по спутниковым снимкам благодаря большому количеству света, рассеянного обратно из водяного столба, что позволяет оценить их биогеохимическую значимость как в масштабе отдельных бассейнов, так и в глобальном масштабе. Эти цветения часто встречаются в норвежских фьордах, что приводит к регистрации спутниками "белых вод" – так описывается отражение цветения, фиксируемое спутниками. Это связано с тем, что масса коколитов отражает входящий солнечный свет обратно из воды, позволяя детально определить масштабы цветения E. huxleyi. Обширные цветения E. huxleyi могут заметно влиять на морское альбедо. Хотя многократное рассеивание может увеличить длину пути света на единицу глубины, повышая поглощение и нагрев водяного столба, E. huxleyi послужил основой для предложений по геомимезу, поскольку микроскопические пузырьки воздуха являются зеркальными отражателями и, в отличие от E. huxleyi, склонны снижать температуру верхних слоев воды. Как и в случае самозатенения в обесцвеченных цветениях коколитофорного планктона, это может снизить фотосинтетическую продуктивность, изменяя геометрию евфотической зоны. Для количественной оценки потенциального биологического воздействия таких эффектов, а также сопутствующего потенциала отражающих цветений других организмов для увеличения или уменьшения испарения и выделения метана путем изменения температуры пресной воды, необходимы как эксперименты, так и моделирование.

Изменение климата

Как и весь фитопланктон, первичная продукция *E. huxleyi* посредством фотосинтеза является поглотителем углекислого газа. Однако образование коколитов в процессе кальцификации является источником CO2. Это означает, что коколитофоры, включая *E. huxleyi*, потенциально могут выступать в качестве чистого источника CO2 в океане. То, являются ли они в конечном итоге источником или поглотителем, и как они отреагируют на закисление океана, пока недостаточно изучено.

Задержка тепла в океане

Рассеивание, вызванное цветением *E. huxleyi*, не только приводит к тому, что больше тепла и света отражается обратно в атмосферу, чем обычно, но и к тому, что большая часть оставшегося тепла задерживается у поверхности океана. Это представляет проблему, поскольку именно поверхностные воды обмениваются теплом с атмосферой, а цветение *E. huxleyi* может приводить к значительному понижению общей температуры водной толщи в долгосрочной перспективе. Однако значимость этого эффекта, положительный он или отрицательный, в настоящее время изучается и еще не определена.