Меньше кислорода
Что делать гидрохимику на научном судне, где находится «визитная карточка» глобального потепления и почему полезно публиковать все научные результаты, даже если в них нет открытий – рассуждает кандидат географических наук Ольга Нецветаева, заведующая лабораторией геохимических исследований СЗО Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН.
— Ольга, вы принимали участие в экспедиции на Шпицберген на научно-исследовательском судне «Академик Мстислав Келдыш». Почему был выбран именно этот архипелаг? Чем он интересен с научной точки зрения?
— Этот регион называют «горячей точкой» глобального потепления, которое происходит в Арктике, его уже практически никто не отрицает. Наша экспедиция состоялась в конце лета 2021 года в Европейскую Арктику. Цели были довольно масштабные, комплексные. Исследования проводились по разным направлениям – это геология, океанология, гидрохимия, гидробиология, много использовалась подводная техника.
— Почему именно Шпицберген стал «визитной карточкой» глобального потепления?
— Потепление в этом регионе обусловлено сочетанием ряда факторов, и один из них – «атлантификация», то есть процесс расширения зоны влияния тёплых и солёных вод Атлантического океана в Арктике. Приток этих вод усиливает таяние льдов, что приводит к интенсификации встречного конкурирующего потока – холодных распреснённых вод. Одним из последствий встречи этих потоков стало возникновение стратификации.
Ольга Нецветаева. Фото из личного архива.
— Что такое стратификация?
— Это расслоение водной толщи по вертикали. Когда большое количество льда тает, на поверхности образуется слой распреснённой холодной воды, а перемешивание по вертикали затрудняется из-за разности плотностей. Стратификация может приводить к уменьшению потока биогенных элементов из глубинных слоёв, а кислород перестаёт поступать в нижние слои.
— В чём заключались ваши исследования в экспедиции?
— Идея изучить регион Шпицберген и программа работы строились не по нашим желаниям. Мы были как бы на подхвате. Поскольку гидрохимия – это зачастую наука не вполне, я бы сказала, самостоятельная. Она больше подкрепляет какие-то другие исследования и неразрывно связана с гидробиологией, с гидрофизикой, все эти данные рассматриваются в комплексе. Нам предоставили возможность работать – вокруг архипелага Шпицберген. к востоку, к северу и к западу от него были заложены океанографические разрезы, на которых мы и работали. Там отбирались пробы воды по всей толще, проводились гидрохимические анализы. Мы определяли, в первую очередь, растворённый кислород и главные биогенные элементы: кремний, три формы минерального азота и минеральный фосфор. Одним из главных достоинств нашей работы стало то, что мы провели исследование всего комплекса биогенных элементов. Например, анализы по определению концентрации аммонийного и нитратного азота – это довольно трудозатратно, редко кто их делает, особенно аммонийный азот, анализом которого часто пренебрегают, потому что он обычно обнаруживается в очень низких концентрациях. Но нам удалось.
Фото Ольги Нецветаевой.
— Почему важно знать эти показатели?
— Это основа жизни. Этими элементами питается фитопланктон. Например, считается, что в Западной Арктике именно кремний и нитратный азот являются лимитирующими факторами биологической продуктивности. То есть, если кремния и нитратного азота будет мало, то первичная продукция образовываться не будет.
— Есть даже гипотезы о возможности существования жизни на основе кремния…
— Это пока что фантастическая теория, однако существуют диатомовые водоросли, которые обитают в том числе и в Арктике. Они активно питаются кремнием. Створки у них состоят из соединений кремния, поэтому для них он очень важен.
Фото Ольги Нецветаевой.
— Створки обычно у моллюсков, а у водорослей разве они есть?
— Да, это такие одноклеточные водоросли со специфическим двустворчатым панцирем из диоксида кремния. В арктически водах вообще довольно много кремния, потому что здесь очень большой речной сток. Сейчас на Северной Двине половодье, и в Белое море выбрасывается огромное количество пресной речной воды, которая, в том числе, привносит кремний. Уникальная особенность, например, Восточной Арктики – это наши великие реки Лена, Обь, Енисей, которые несут в Северный Ледовитый океан огромное количество растворённого кремния.
— А откуда кремний появляется в реках?
— Растворяются породы, слагающие русла рек. Наше исследование примечательно тем, что мы определили концентрации всего комплекса главных биогенных элементов, в том числе и кислорода. Когда проводятся океанографические исследования, судно приходит в определённую точку, где должно оставаться с помощью подруливающих устройств. В это время опускается аппаратура, в том числе наши батометры устройства для отбора проб воды с определённых глубин. Когда они оказываются на поверхности, мы отбираем из каждого батометра пробы. Очень важно отобрать пробы на кислород как можно быстрее, чтобы вода не успела насытиться кислородом из атмосферы. Вода отбирается в специальные откалиброванные склянки. Далее с помощью специальных реактивов кислород фиксируется, переводится в эквивалентное количество йода. Этот метод определения концентрации кислорода довольно старый, разработан венгерским химиком Лайошом Винклером ещё в 1888 году, но считается одним из самых точных, поэтому его все любят и даже используют для калибровки современных оптических и электрохимических датчиков кислорода.
Фото Ольги Нецветаевой.
— А что с другими элементами?
— Дальше мы берём пробы на аммонийный азот. Когда органическое вещество попадает в воду – отмирает тот же фитопланктон, зоопланктон, рыба умирает, –оно минерализуется. Первая ступень этой минерализации – переход органического азота в аммонийный. Но его соединения очень неустойчивы. Это связано с тем, что морская среда аэробная, окислительная. Очень быстро аммонийный азот переходит в нитритный азот, ещё одна неустойчивая форма, и впоследствии всё окисляется до нитратов. Поэтому нитратов в воде обычно очень много, гораздо больше, чем и аммонийного и нитритного азота. И уже его потребляет фитопланктон, чтобы строить первичную продукцию.
— Что дальше вы стали делать с этими данными?
— Мы стали смотреть, что же мы получили. Построили профили распределения каждого элемента по вертикали, по разрезам, и стали сравнивать с тем, что уже известно. И оказалось, что по биогенным элементам ничего удивительного мы не нашли.
У меня была история с тем, что я подавала статью с этими данными в один журнал, и мне пришла рецензия примерно такая: «А зачем нам эта статья? Ведь вы ничего нового не обнаружили». Так и написано: «Вертикальные распределения биогенных элементов соответствуют давно известным классическим распределениям».
Фото Ольги Нецветаевой.
— Вы расстроились?
— С одной стороны, я расстроилась, потому что мне хотелось опубликовать эти результаты. Но потом я задумалась, а должна ли каждая статья, каждое исследование приводить к какому-то открытию, прорыву? И пришла к выводу, что всё-таки нет, потому что каждая такая работа становится маленьким кирпичиком в какой-то большой общей работе. Без этого кирпичика дом не построишь. Такие работы должны проводиться, результаты должны публиковаться.
Например, я столкнулась с тем, что не могу найти работ, с которыми могу сравнить полученные нами данные. На самом Шпицбергене работ проводится очень много. Институт Арктики и Антарктики там практически прописался. Различные фьорды, ручьи, реки, озёра – всё исследуется вдоль и поперёк. Данных очень много, но по открытым акваториям практически ничего нет. Есть какие-то эпизодические исследования, но они не всегда полноценны, показателей мало, гидрохимии почти нет. Когда я только начала заниматься гидрохимией, я заметила, что специалисты в нашей области вообще очень редки. Много океанологов, гидрологов, гидрофизиков – туда все рвутся. А гидрохимия – это не очень интересная, на первый взгляд, работа, к тому же довольно сложная, монотонная. И когда ты месяц проработал в море, упахался, не спал, а потом смотришь – у тебя просто какие-то цифры, то непонятно, для чего ты так много работал.
Ольга Нецветаева. Фото Андрея Афанасьева.
— Не грустно от этого?
— С одной стороны, да. А с другой, потом понимаешь, что это вклад в какое-то большое знание. И тому рецензенту мне хотелось бы это сказать. Люди не публикуют свои работы, просто потому что они ничего принципиально нового не обнаружили, а другим людям в результате не на что опереться в своих исследованиях. Я в своей статье сделала вывод, что было обнаружено по косвенным признакам окончание летней сезонной сукцессии, то есть смены одного видового состава и структуры сообщества на другой, летнего на осенний. Это было понятно по тому, что в верхнем слое нулевые значения биогенных элементов, то есть всё уже выедено живыми организмами. Косвенно это говорит о том, что структура сообщества должна замещаться. В 1998 году была опубликована статья, мне удалось её найти, что примерно в этом районе такие условия были обнаружены в конце сентября-начале октября 1997 года, то есть сейчас примерно на месяц-полтора этот процесс сместился. Но, опять же, возможно, это был единичный случай, а работ других исседователей на эту тему больше мы не нашли. Вероятно, потому что им тоже попадались такие рецензенты.
Фото Ольги Нецветаевой.
— То есть вы считаете, что лучше публиковать все результаты, даже если они не привнесли в науку ничего принципиально нового, а только подтверждают предыдущие данные?
— Лучше это публиковать. Пусть не в Nature, не в Science, в каком-то более скромном специализированном научном журнале, чтобы они были доступны для всех специалистов.
— В конце концов вы опубликовали свою статью?
— Да, статья была опубликована в четвёртом номере 2025 года журнала «Арктика, экология и экономика». Она доступна для чтения, платить ничего не нужно. За это я очень люблю этот журнал. Хочется, когда ты проводишь какое-то исследование, чтобы оно было доступно для читателей. Не для того, чтобы просто опубликоваться, а чтобы это какую-то пользу принесло. И если в этом регионе кто-то будет работать, ему будет с чем сравнить свои результаты. То есть мы зафиксировали, что в конце лета 2021 года в этом регионе наблюдались вот такие условия. Всё это описано, сделаны некоторые предположения.
— Вы говорите, что Шпицберген – это природная лаборатория для климатических изменений. Ваши исследования этот постулат подтверждают?
— На основе единичных данных, единичной экспедиции какие-либо выводы делать очень сложно. Можно, конечно, что-то предположить, например, по распределению кислорода мы видим струю атлантической воды, но она характерна для этих широт. В этих водах пониженное содержание кислорода, потому что они более тёплые. Понятно, что в более тёплой воде меньше кислорода и наоборот. А вот, например, на самом восточном разрезе мы зафиксировали, очень высокие концентрации кислорода. Это, скорее всего, связано с тем, что там распространяются талые холодные воды, которые закономерно очень богаты кислородом.
Фото Ольги Нецветаевой.
— Тогда такой вопрос: становится ли в целом эта вода менее насыщенной кислородом и соответственно теплее или наоборот?
— Атлантификация как раз и приводит к потеплению воды в Арктике. Если на западе атлантическая вода, а на востоке арктическая вода, то у них разное содержание кислорода. Холодная вода богата кислородом, тёплая обеднена. Эти два потока встречаются примерно в районе Шпицбергена, и мы видим, что между ними наблюдается очень сильный градиент по содержанию кислорода. И им очень сложно перемешаться, но всё равно это перемешивание рано или поздно происходит.
— Так происходило всегда или сейчас этот процесс усиливается?
— Как раз введение термина «атлантификация» говорит о том, что этот процесс привнесения Атлантических вод усиливается.
— Значит, вы скорее подтверждаете историю с глобальным потеплением?
— Я боюсь говорить такие громкие слова по одному исследованию. По распределению биогенных элементов такое ощущение, что ничего нового не происходит. Только немного раньше произошло истощение запасов биогенных элементов, что косвенно может говорить о том, что глобальное потепление в этом регионе всё-таки проходит. Чуть раньше растаяли льды, и поэтому фитопланктон быстрее съел всё, что было «на кухне». Но опять же, то, что в этом году так произошло, не означает, что так будет в следующем. Вот у нас в этом году очень тёплая весна. Но это ещё не есть глобальное потепление, это просто такой год. Возможно, тот год, когда мы проводили исследование, просто был более тёплым. Собственно, поэтому-то я очень ратую за то, что все данные надо публиковать. Я знаю такие организации, которые не публикуют результаты исследований, хотя у них есть очень хорошие данные по Белому морю. Они лежат, пылятся. А зачем тогда они нужны? В нашей профессии очень важны именно полевые натурные данные. Правда, сейчас есть тенденция к использованию спутников. Например, уже хорошо работает спутниковая интерпретация по хлорофиллу в поверхностном слое. Нам уже не нужно выходить в дорогостоящие сложные экспедиции в море, чтобы получить такие данные. Но, чтобы все эти модели проверить, верифицировать, чтобы использовать спутниковые снимки, мы должны получать результаты «на земле».
Фото Ольги Нецветаевой.
— Есть ли смысл выходить в дорогостоящие сложные экспедиции, еслиможно всё заменить аппаратурой дистанционно?
— Я думаю, на данном этапе стоит. Мы ещё не пришли к тому, чтобы эти спутниковые снимки могли показывать разные параметры. Например, хлорофилл и температуру они выдают данные только в поверхностном слое. А чтобы посмотреть, что происходит в толще, мы обязательно должны идти в море.
— Вы сказали, что на данном этапе стоит. Вы предполагаете, что может произойти так, что человек в море будет не нужен? Ведь так уйдёт вся романтика профессии океанолога!
— Я очень люблю морские экспедиции. И мне очень больно, что сейчас из-за финансовых трудностей у нас количество экспедиций очень сильно сокращается. Но если экспедиций не будет из-за того, что мы будем получать все данные с помощью специальной аппаратуры, а не из-за того, что нет денег, то это совершенно другое. Как я уже говорила, гидрохимическая работа довольно монотонная, длительная, сложная, а на выходе получается пара цифр. Если мы сможем получать эти данные с помощью аппаратуры, то это будет просто великолепно. Например, сейчас у океанологов есть приборы, которые зондируют толщу воды, и получается непрерывный ряд значений температуры, солёности, концентрации кислорода. Да, кислородные датчики постоянно нужно калибровать. Но всё равно это непрерывный ряд по всей толще. Это совершенно не то же самое, что мы берём пробы через 10, 20, 50 метров. То есть это невероятно важные данные. Если мы сможем как-то получать непрерывные ряды, это будет бесценно, мы руками так не сделаем.
Фото Ольги Нецветаевой.
— В начале беседы вы сказали о том, что происходит глобальное потепление, и никто уже с этим не спорит. Но вся наша дальнейшая беседа говорит о том, что уверенности в этом нет. Так как вы считаете на самом деле?
— Я бы скорее проголосовала за то, что оно происходит, хотя лично это не наблюдаю. Во-первых, «глобальное» потепление, наверное, справедливо применять именно к Арктике, а ко всей Земле точнее будет термин «глобальные климатические изменения», потому что не везде происходит потепление, просто всё меняется. Конкретно в этом исследовании мы не обнаружили никаких изменений, но такой цели не было. В нашей профессии нужно очень много читать, чтобы быть в курсе, что происходит, кто чем занимается. И, как я уже говорила, я в основном занимаюсь кислородом. И вот по кислороду как раз во многих регионах мира тренд по утеплению подтверждается. Поскольку, как мы уже поняли, содержание кислорода тесно связано с температурой, чем теплее, тем меньше кислорода, то о многом говорит тот факт, что в ряде регионов наблюдается деоксигенация, то есть потеря кислорода. Это в основном прибрежные регионы, мелководные, которые лучше прогреваются. Там рыба задыхается.
— Этот процесс происходит только в воде или на суше тоже? Мы не задохнемся?
— На воздухе такого, слава богу, нет. Во всяком случае, про такие исследования я не слышала. Речь идёт именно о воде. Ведь куда девается кислород из воды? Выделяется в атмосферу. То есть, по идее в атмосфере должно быть больше кислорода, но, думаю, в масштабах планеты это не будет заметно. Однако в конкретных точках для гидробионтов это критическая ситуация, особенно в южных регионах, ближе к экватору. Это очень серьёзная проблема.
Фото Ольги Нецветаевой.
— Как вы думаете, виноват человек в этих процессах или нет?
— Опять же, это не мои исследования. Судя по тем данным, которые я видела, складывается впечатление, что виноват. По очень многим показателям с началом промышленной революции выбросы углекислого газа заметно усилились. Это один из важнейших парниковых газов. И у меня складывается ощущение, что человек виновен в этом, но я, наверное, не согласна вернуться в доиндустриальную эпоху. Я не призывала бы отказываться от всех завоеваний цивилизаций. Возможно, это просто такой этап. Мы всё-таки часть нашей планеты, и мы на неё влияем таким образом. Мы сейчас, как человечество, являемся геологической силой, преобразующей планету, как говорил Владимир Иванович Вернадский. Возможно, просто это наш такой след. Животные, насекомые, птицы, всё оставляют какой-то след. Наш след – вот такой. Возможно, он приведёт когда-то к гибели планеты. Возможно, только к нашей гибели. Но это неотъемлемая часть нашей жизни. Наверное, стоит искать какие-то пути более бережного отношения к окружающей среде, но не радикально, не закрывая заводы, не возвращаясь в прошлое.
Материал подготовлен в рамках пресс-тура в Архангельскую область, организованного АНО «Национальные приоритеты» и проектным офисом «Десятилетие науки и технологий».
