Костистые рыбы чаще признаются в качестве источников пищи, чем регуляторов углерода. Они оказывают целый ряд услуг, имеющих отношение к смягчению последствий изменения климата. Например, они накапливают углерод в своем теле по мере роста и экспортируют его в глубокие моря через свои тонущие экскременты и тушки. Но они также производят карбонаты из морских солей в своих кишках и выделяют их с высокой скоростью. Это делает их особенно важными в круговороте неорганического углерода в океанах.

Поскольку рыбы в море много, не следует недооценивать важность рыбьих карбонатов для неорганического цикла углерода. Карбонаты рыбы могут тонуть и становиться частью отложений или растворяться и повышать способность воды нейтрализовать кислоты. Таким образом, они могут повысить способность океана противостоять подкислению. Новое исследование в журнале Nature Communications проливает свет на контроль над выделением карбонатов рыбами. Результаты исследования способствуют нашему пониманию биогеохимических и физических процессов в океане в период изменения климата.

Группа ученых под руководством Центра тропических морских исследований имени Лейбница (ZMT) изучала широкий спектр видов рыб, чтобы определить, как определенные характеристики рыб и изменения окружающей среды контролируют количество и состав выделяемых карбонатов. Команда извлекала карбонаты, выделяемые рыбами из Палау, Австралии и Багамских островов, при содержании их в аквариумах в условиях, естественных для их родного рифа. Затем исследователи составили обширную базу данных по скорости выделения карбонатов более чем 380 рыбами коралловых рифов 85 видов, включая рыб-дамальфов, рыб-хирургов, рыб-попугаев, морского окуня, снэппера и групера.
Почему костистые рыбы выделяют карбонаты?

Морские рыбы живут в соленой среде, осмотическое давление которой выше, чем в их крови. В результате их организм испытывает недостаток воды. "Чтобы увлажниться, рыбы пьют морскую воду, но им приходится избавляться от большого количества содержащихся в ней кальция и магния", - объясняет Маттиа Гиларди, морской биолог из ЗМТ и ведущий автор исследования. "Они осаждаются в кишечнике в виде кристаллов карбоната и попадают в море с фекалиями". По оценкам экспертов, на фекалии рыб приходится 3-15% глобального производства карбонатов в поверхностных водах океана.

В отличие от кораллов и других производителей карбонатов, рыбы создают широкий спектр карбонатных форм. В зависимости от своего состава эти кристаллы могут быстро растворяться в толще воды или тонуть и долгое время оставаться погребенными в мелководных прибрежных песках, способствуя образованию илистых отложений. Глобальное потепление и чрезмерный вылов рыбы могут изменить количество карбонатов, производимых рыбами, и в конечном итоге определить, какая форма карбонатов выделяется в наибольшем количестве. Это может полностью изменить роль рыбы в круговороте неорганического углерода в океане.

Долгое время считалось, но не было доказано, что выделение карбонатов рыбами пропорционально их метаболизму. Ученые убедительно подтвердили это. Например, высокие температуры усиливают метаболизм и выделение карбонатов. Рыбы с вильчатым или копьевидным хвостом более активны и поэтому выделяют больше карбонатов, чем рыбы с округлым хвостом. Интересно, что длина кишечника также играет свою роль: как и температура, она влияет на количество и минералогический состав выделяемых кристаллов.

Глобальное потепление и чрезмерный вылов некоторых видов рыб могут существенно нарушить вклад рыбных карбонатов в морской неорганический цикл углерода. Например, давление рыболовства на рыб, которые находятся высоко в пищевой цепи, может привести к резкому снижению выделения карбонатов. Изменение размера рыбы под влиянием климата может усугубить этот эффект. Более теплые температуры способствуют образованию легкорастворимых рыбьих карбонатов, которые образуют меньше осадка. Все эти факторы влияют на химический состав морской среды и, возможно, на способность океана к дальнейшей буферизации атмосферного CO2.

Новые результаты позволят исследователям более надежно рассчитать количество и состав карбонатов, производимых рыбными сообществами в различных морских регионах и по всему миру. "Благодаря нашему исследованию мы прокладываем путь к более точным прогнозам о роли рыбы в морском углеродном цикле при меняющихся условиях, таких как потепление климата и перелов рыбы", - говорит соавтор исследования Соня Бехарано, эколог рифов из ЗМТ. "Такие прогнозы очень важны для процессов управления и принятия решений, направленных на поддержание функций экосистемы".