Ученые подсчитали, что исчезновение фитопланктона привело бы к удвоению количества углекислого газа в атмосфере. Такого наша планета не испытывала с начала эоценовой эпохи 50 миллионов лет назад, когда средняя температура на планете была примерно на 8 °C выше, чем сегодня, а в Арктике водились крокодилы. И наоборот, если бы все населенные планктоном области океана, богатые питательными веществами, показывали свой максимальный результат, то содержание углекислого газа в атмосфере сократилось бы вдвое по отношению к доиндустриальному уровню. Это привело бы к новому ледниковому периоду.
Сегодня различные формы морского снега скапливаются примерно на 60 % поверхности морского дна. Как описывает микропалеонтолог из Университетского колледжа Лондона Пол Баун, самые верхние слои этих отложений напоминают очень густую, как бы взбитую суспензию. На глубине нескольких футов, по мере того как давление возрастает и выдавливает воду, они приобретают консистенцию зубной пасты. В конце концов они превращаются в породу, которая либо плавится в недрах Земли, либо возвращается на поверхность, например, в результате столкновения континентальных плит или высыхания морей.
Если от Белых скал Дувра отколоть кусочек и рассмотреть его в сверхмощный микроскоп, то можно разглядеть смесь зернистого детрита. Присмотревшись, вы увидите отчетливые формы: бантики и диски из крошечных костяных колышков, собранных вместе так же плотно, как клинчатые камни в арке. Если вам очень повезет, вы даже найдете относительно целые ребристые диски, все еще цепляющиеся друг за друга, как связка окаменевших салфеток. Все это вы увидите, потому что Белые скалы Дувра – это не только камни, но и окаменелости. Минеральные строительные блоки скал – все эти замысловатые дуги, диски и сферы, видимые только под микроскопом, – это оболочки одноклеточных кокколитофорид, существовавших во времена мелового периода в промежуток между 145 и 66 миллионами лет назад.
На самом деле подавляющее большинство меловых и известняковых образований на Земле, включая значительные участки Альп, – это останки планктона, кораллов, моллюсков и других известковых морских существ. Каждое грандиозное сооружение, построенное человеком из известняка, включая пирамиду Хеопса, Колизей, Нотр-Дам и Эмпайр-стейт-билдинг, – это тайный памятник древней океанической жизни. Более того, кокколитофориды – это не единственные планктонные организмы, которые превращаются в камень. Миллионы лет назад, изготовляя орудия труда, первые люди обнаружили преимущества работы с кремнем и сланцем: в отличие от большинства горных пород, они одновременно и достаточно тверды, и остры, и поддаются обработке. Хотя наши предки и не подозревали об этом, они изготавливали стрелы и топоры из спрессованных оболочек диатомовых водорослей и радиолярий. Каменные орудия изменили рацион, культуру и технологии наших предков. Всего-навсего останки планктона определили ход человеческой эволюции.
Как и у планктона, скелеты и раковины многих морских обитателей состоят из карбоната кальция. Это касается двустворчатых моллюсков, морских улиток, наутилусов, морских ежей и кораллов – колониальных организмов, состоящих из симбиотических микробов, водорослей и крошечных желеобразных животных – полипов. Из всех этих кальцифицирующих организмов наибольшее влияние на планету оказывает именно планктон. До появления кокколитофорид и других планктонных организмов, способных к образованию известняка, движение углерода и кальция в океане было совершенно иным. Известняковых отложений было гораздо меньше, и они ограничивались территорией мелководных материковых рифов, где процветали кораллы. Однако в период между 200 и 150 миллионами лет назад кальцифицирующий планктон эволюционировал, заполонил открытый океан и стал важнейшим звеном в длинном круговороте углерода, определяющем климат нашей планеты.
Одновременно с этим планктон создал новые пласты известняка глубоко на дне океана, что стабилизировало химический состав океана в то непростое время. На протяжении всей истории Земли вулканы в процессе свой деятельности периодически выбрасывали в атмосферу огромное количество углекислого газа, который затем растворялся в океане, резко окислял воду и способствовал чудовищным массовым вымираниям организмов на Земле. Известняковые отложения, образовавшиеся из мертвого планктона, в определенной степени противодействовали этому процессу: они растворялись в подкисленной воде и, высвобождая карбонатные ионы, повышали ее кислотность, тем самым защищая жизнь в океане.
Однако та беспрецедентная скорость, с которой люди наполнили атмосферу углеродом за последние несколько столетий, может серьезно подорвать этот природный буфер. Уже сейчас кислотность океанов в среднем на 30 % выше, чем в 1850 году. К концу века этот показатель может удвоиться, что приведет к разрушительным последствиям для экологии всей планеты.
Окисление океана нарушает огромное количество биологических процессов у многих видов: в этот список можно включить метаболические и репродуктивные процессы, эмбриональное развитие и способность обнаруживать хищников. Похоже, что окисление даже изменяет акустические свойства морской воды, мешая эхолокации дельфинов и китов. Больше всего страдают те существа, которые составляют основу пищевых цепей океана. В результате химических реакций между углекислым газом и морской водой уровень карбоната кальция снижается, что значительно затрудняет формирование раковин и скелетов планктона и других кальцифицирующих организмов. Когда уровень кислотности (pH) падает слишком низко, эти организмы буквально начинают растворяться.
Планктон питает всю остальную жизнь в морях – одни только кораллы поддерживают 25 % морского биоразнообразия. Если глобальное потепление и окисление океана будут развиваться нынешними темпами, то популяции кальцифицирующего планктона по всему миру сократятся и исчезнут, а тропические коралловые рифы, какими мы их знаем, скорее всего, разрушатся еще до начала XXII века. В некоторых регионах их заменят слизистые покрытия из водорослей и губок, а по всему миру популяции лосося, тунца, скумбрии, трески, сельди, крабов, омаров, креветок, устриц, мидий, гребешков и других двустворчатых моллюсков сократятся. Экосистема Мирового океана превратится в умирающую версию себя – пустынные просторы, которых наша планета не видела ни разу за последние 60 миллионов лет. Даже если к 2100 году все выбросы углекислого газа прекратятся, для восстановления химического состава океана и возрождения жизни, вероятно, потребуется от десятков до сотен тысяч лет.
Планктон меняет и «море» над нашими головами. Некоторые виды фитопланктона содержат в своих клетках сернистое соединение под названием диметилсульфониопропионат: оно защищает их от низких температур, ультрафиолетового излучения и колебаний солености воды. Когда планктон погибает, диметилсульфониопропионат попадает в море, где микробы, расщепляя его, производят газ диметилсульфид. Поднимаясь в атмосферу, диметилсульфид вступает в реакцию с кислородом и образует сульфатные аэрозоли, из которых формируются дождевые облака. Такое взаимодействие особенно важно на удаленных от суши участках океана, где сажи, пыли и других наземных частиц, засевающих облака, не очень много.
В 1987 году Джеймс Лавлок и его коллеги-ученые опубликовали работу, в которой утверждали, что связь между планктоном в океане и облаками может влиять на климат планеты. Гипотеза CLAW, названная по именам ее создателей (Роберта Чарльсона, Джеймса Лавлока, Мейнрата Андреа и Стивена Уоррена[51]), предполагает следующую цепочку. Когда температура поверхности моря или количество попадающего на нее солнечного света увеличивается, планктон процветает и выделяет больше диметилсульфида. Это стимулирует образование облаков: они отражают большее количество солнечного света, охлаждают планету и замедляют рост планктона.
Спустя годы Лавлок развил эту теорию, приняв во внимание еще одну вероятность. Если температура океана станет слишком высокой, физические процессы, которые должны выводить на поверхность глубинные, богатые питательными веществами воды, могут дать сбой. В результате рост популяции планктона замедлится, облачный покров уменьшится, а глобальное потепление усугубится. Хотя эта модель сильно упрощает реальную ситуацию и упускает из виду многие нюансы описываемой ею экологической системы, относительно недавно исследования подтвердили, что эта гипотеза, по крайней мере частично, верна. Более полное объяснение взаимосвязи между планктоном, облаками и температурой, а также степени важности этой взаимосвязи для климата планеты все еще остается важным предметом исследований.
Помимо прочего, планктон – тайный создатель всего самого очаровательного, что есть на побережье. Он делает песок, морскую пену и запах морского воздуха. Некоторые из самых красивых пляжей в мире, включая пляж с розовым песком залива Хорсшу-Бей на Бермудских островах, во многом обязаны своим цветом разноцветным раковинам и скелетам планктона. Когда цветение планктона сходит на нет, ветер и волны часто смешивают его разлагающиеся белки и жиры с другими органическими остатками, такими как фрагменты кораллов, водорослей и рыбьей чешуи. Эта смесь действует как пенообразователь: многочисленные пузырьки воздуха превращаются в густую пену, которую вымывает на берег. В это время сера в составе аэрозолей, которые появляются при отмирании и разложении планктона, – тех же самых, что образуют облака, – придает морскому воздуху характерный запах, напоминающий запах вареной свеклы. Этот запах смешивается с запахом солоноватого бромофенола, который в больших количествах вырабатывают морские черви и водоросли, и сильным «океаническим запахом» половых феромонов некоторых морских водорослей. На безжизненной планете морское побережье не будет пахнуть морем – по крайней мере, так, как оно обыкновенно пахнет. Возможно, оно вообще ничем не будет пахнуть. Но на нашей планете, вдыхая морской воздух, мы буквально вдыхаем морскую жизнь.