Jak wykazały 33-letnie badania prowadzone w pobliżu Bermudów, naukowcy odkryli znaczące zmiany we wzorcach wzrostu głęboko żyjącego fitoplanktonu w wyniku globalnego ocieplenia.
Te mikroskopijne algi, kluczowe dla morskich łańcuchów pokarmowych i absorpcji dwutlenku węgla, wykazują zróżnicowane reakcje w zależności od głębokości, przy czym głębsze warstwy zwiększają biomasę, a warstwy powierzchniowe wykazują zmniejszony chlorofil.
W odpowiedzi na globalne ocieplenie pod powierzchnią oceanu rozwijają się maleńkie algi zwane fitoplanktonem. Odkrycie to wynika z niedawnego badania opublikowanego w Natura Zmiany Klimatuktóre zapewnia bezprecedensową, długoterminową analizę – obejmującą ponad trzydzieści lat – tych mikroskopijnych roślin, które są niewidoczne dla satelitów monitorujących oceany.
Fitoplankton stanowi podstawę morskiej sieci troficznej. Są zjadane przez nieco większy zooplankton (mikroskopijne zwierzęta), który z kolei jest zjadany przez małe ryby, następnie coraz większe ryby i tak dalej w górę łańcucha pokarmowego. W rezultacie wszelkie zmiany w populacjach fitoplanktonu mogą mieć kaskadowe skutki w całym ekosystemie morskim, wpływając na wszystkie organizmy, łącznie z dużymi drapieżnikami, takimi jak rekiny i wieloryby. Zrozumienie, w jaki sposób fitoplankton przystosowuje się do zmiany klimatu, ma zatem kluczowe znaczenie dla przewidywania przyszłego stanu naszych oceanów.
Stratyfikacja i warstwy fitoplanktonu
Ponad 70% nasłonecznionego światowego oceanu jest podzielone na co najmniej dwie warstwy, stałe lub sezonowe. Podobnie te mikroskopijne organizmy istnieją w dwie odrębne warstwy: fitoplankton powierzchniowy w dobrze oświetlonym, burzliwym górnym oceanie oraz te, które żyją głębiej, gdzie jest mało światła, ale mnóstwo składników odżywczych.
Fitoplankton powierzchniowy można łatwo monitorować za pomocą satelitów, które potrafi je wykryć na podstawie koloru oceanu i są w stanie obserwować rozległe obszary w czasie rzeczywistym. Jednak te satelity mogą rejestrować jedynie to, co dzieje się z fitoplanktonem w górnych 50 metrach, nawet w najczystszych wodach. Głębiej położony fitoplankton nie jest rutynowo monitorowany za pomocą satelitów i nadal niewiele o nich wiemy.
Jest to poważne ograniczenie. Głębiej położony fitoplankton stanowi dużą część (przypuszczalnie około 10–30%) całkowitej biomasy fitoplanktonu. Pomimo słabego oświetlenia dopływ składników odżywczych z dołu oznacza, że wytwarzają one znaczną część nowej biomasy powstałej w oceanach poprzez fotosyntezaa ich „zakwity” (nagły wzrost zbiorczej biomasy) mogą trwać dłużej niż ich odpowiedniki na powierzchni.
Dynamika fitoplanktonu powierzchniowego i głębokiego
Aby zbadać obie warstwy fitoplanktonu, wykorzystaliśmy dane pobrane ze statków z 33 lat lokalizacja w pobliżu Bermudów na Morzu Sargassowym, zwykle spokojnym regionie położonym pośrodku kilku głównych prądów na północnym Atlantyku. To jedno z niewielu miejsc na świecie, gdzie dane te są rutynowo gromadzone przez tak długi czas.
Następnie użyliśmy a nowe narzędzie do modelowania dwuwarstwowego do osobnej analizy powierzchni i podpowierzchni oceanu. Odkryliśmy, że głęboko żyjące fitoplankton zwiększają swoją zbiorową biomasę w odpowiedzi na ocieplenie na północnym Atlantyku, zwłaszcza że ocieplenie przyspieszyło w ciągu ostatnich ostatnią dekadę.
Tymczasem fitoplankton powierzchniowy obniżył poziom chlorofilu i wydaje się mniej zielony. Może to być spowodowane tym, że przyzwyczajają się one do wyższego poziomu światła w pobliżu powierzchni, ponieważ cieplejsze wody powierzchniowe mają tendencję do słabszego mieszania się z wodami znajdującymi się poniżej, utrzymując je w jaśniejszych warunkach przez dłuższy czas. Może to być również spowodowane tym, że jest bardziej ekologicznie gatunek fitoplanktonu zostaje wyprzedzone przez te lepiej przystosowane do jaśniejszych i ubogich w składniki odżywcze warunków na powierzchni. Gatunki te zazwyczaj wytwarzają mniej chlorofilu, co prowadzi do mniej zielonej ogólnej społeczności fitoplanktonu.
Znaczenie monitorowania fitoplanktonu podpowierzchniowego
Zmiany te mogą mieć daleko idące skutki dla ekosystemów morskich i sposobu, w jaki ocean może usuwać dwutlenek węgla z atmosfery. Spekulujemy, że głębokie zbiorowiska fitoplanktonu mogą wspierać inną sieć pokarmową niż zbiorowiska na powierzchni i mogą wnosić znaczną część materii organicznej, która opada głębiej do oceanu w postaci „śniegu morskiego”.
Z tego powodu monitorowanie tego „niewidzialnego lasu” fitoplanktonu pod powierzchnią ma kluczowe znaczenie, ponieważ pozostaje on ukryty przed satelitami, a w przeciwnym razie zmiany te mogłyby pozostać niezauważone.
Następnym krokiem jest użycie pływające roboty oceanicznew celu monitorowania fitoplanktonu na większych głębokościach, uzupełniając dane satelitarne. Roboty te już istnieją i dostarczają cennych danych spod powierzchni oceanu, poza zasięgiem satelitów. Inne technologie obejmują lidar satelity z głębszymi widokami. Jednakże, podobnie jak roboty, nie działają one jeszcze wystarczająco długo, aby w pełni uchwycić długoterminowe trendy w głęboko żyjącym fitoplanktonie.
Napisane przez:
- Johan Viljoen, pracownik naukowy ze stopniem doktora w dziedzinie oceanografii biologicznej, Uniwersytet w Exeter
- Bob Brewin, profesor nadzwyczajny, nauki o Ziemi i Środowisku, Uniwersytet w Exeter
- Xuerong Sun, badacz ze stopniem doktora w dziedzinie nauk o morzu, Uniwersytet w Exeter
Na podstawie artykułu pierwotnie opublikowanego w Rozmowa.
