Podnebne spremembe povzročajo pomembne spremembe v stanju fitoplanktona v oceanih, nova raziskava MIT pa je pokazala, da bodo te spremembe v prihodnjih desetletjih močno vplivale na barvo oceana in okrepile njegova modra in zelena območja. Sateliti bi morali zaznati te odtenke in zgodaj opozoriti na široke spremembe morskih ekosistemov.
V reviji Nature Communications znanstveniki poročajo, da so razvili globalni model, ki posnema rast in medsebojno delovanje različnih vrst fitoplanktona ali alg in kako se bo mešanica vrst na različnih mestih spreminjala, ko se temperature po vsem svetu spreminjajo. Raziskovalci so modelirali tudi, kako fitoplankton absorbira in odbija svetlobo in kako se spreminja barva oceana, ko globalno segrevanje vpliva na sestavo fitoplanktonskih skupnosti.
Raziskovalci so svoj model preizkusili tako, da so ga zagnali do konca 21. stoletja in ugotovili, da bo do leta 2100 več kot 50% svetovnih oceanov spremenilo barvo zaradi podnebnih sprememb.
Študija kaže, da bodo modra območja, kot so subtropiki, postala še bolj modra, saj je v teh vodah manj fitoplanktona in življenja na splošno - v primerjavi s trenutnim stanjem. Nekatere regije, ki so danes bolj zelene, na primer tiste v bližini polov, lahko postanejo še bolj zelene, saj višje temperature vodijo do širjenja najrazličnejših fitoplanktonov.
"Ta model predvideva, da teh sprememb ne bo enostavno opaziti s prostim očesom, ocean pa bo še vedno videti, kot da ima modra območja v suptropiki in bolj zelena območja v bližini ekvatorja in polov," pravi glavna avtorica Stephanie Datkiewicz iz oddelka za znanost. Zemlja, atmosfera in planet s tehnološkega inštituta v Massachusettsu. "Ta osnovna shema bo ostala enaka. Vendar bodo spremembe globine dovolj pomembne, da bodo vplivale na preostalo prehranjevalno verigo fitoplanktona."
Barva oceanov je odvisna od količine klorofila
Barva oceana je odvisna od interakcije sončne svetlobe s tistim, kar je v vodi. Samo molekule vode absorbirajo skoraj vso sončno svetlobo, razen modrega dela spektra - to se odraža. Posledično se zdi, da so relativno neplodna območja odprtega oceana iz vesolja globoko modra. Če v oceanu obstajajo organizmi, lahko absorbirajo in odsevajo svetlobne valove različnih dolžin, odvisno od posameznih lastnosti.
Promocijski video:
Fitoplankton na primer vsebuje klorofil, pigment, ki absorbira večinoma modre dele sončne svetlobe, ki proizvajajo ogljik za fotosintezo, in v manjši meri zelene dele. Posledica tega je, da se čez ocean odseva več zelene svetlobe, kar daje območjem, bogatim z algami, zelenkast odtenek.
Sateliti od konca devetdesetih let neprestano merijo barvo oceana. Znanstveniki so s pomočjo teh meritev dobili količino klorofila in fitoplanktona na določenem območju oceana. Toda Datkevič pravi, da klorofil ne bo nujno odražal občutljivega signala podnebnih sprememb. Vsako pomembno nihanje klorofila lahko povzroči globalno segrevanje, pa tudi "naravna spremenljivost", običajni občasni skoki klorofila zaradi naravnih vremenskih pojavov.
"Dogodek El Niño ali La Niña bo povzročil zelo velike spremembe klorofila, ker spremeni količino hranil, ki vstopijo v sistem," pravi Datkevič. "S temi velikimi naravnimi spremembami, ki se zgodijo vsakih nekaj let, je težko videti, ali se bodo podnebne spremembe spremenile samo s pogledom na klorofil."
Simulacija oceanske svetlobe
Namesto da bi pogledali ocene pridobljenega klorofila, se je ekipa vprašala, ali obstaja jasen signal o vplivu podnebnih sprememb na fitoplankton, če pogledamo samo satelitske meritve odbite svetlobe.
Ekipa je izpopolnila računalniški model, ki ga je v preteklosti uporabljala za napovedovanje sprememb fitoplanktona z naraščajočimi temperaturami in zakisanjem oceanov. Ta model jemlje podatke o fitoplanktonu, kot je njegov vnos hrane in rast, ter te podatke vključuje v fizični model, ki prikazuje oceanske tokove in mešanje.
Tokrat pa so znanstveniki v model dodali nov element, ki ni bil vključen v druge metode modeliranja oceanov: sposobnost ocenjevanja specifičnih valovnih dolžin svetlobe, ki jih ocean absorbira in odbija, odvisno od števila in vrste organizmov v določeni regiji.
"Sončna svetloba zadene ocean, in vse v oceanu ga absorbira kot klorofil," pravi Datkevič. "Druge stvari jo bodo absorbirale ali razpršile. Težko je določiti, kako se bo svetloba odbijala od oceana in ji obarvati.
Izkazalo se je, da lahko model znanstvenikov napovedujejo barvo oceana, ko se bodo okoljske razmere v prihodnosti spremenile. Najboljše pri tem pa je, da se lahko uporablja v laboratoriju.
Signal v modro-zelenih tonih
Ko so znanstveniki modelu dodali globalne temperature in jih do leta 2100 dvignili za 3 stopinje - to napoveduje večina znanstvenikov, če ne bodo ukrepali za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov -, so ugotovili, da se valovne dolžine modre in zelene svetlobe odzivajo najhitreje. …
Še več, ta modro-zelena valovna oblika kaže zelo jasen signal ali premik, povezan s podnebnimi spremembami: premik se zgodi prej, kot je bilo pričakovano, ko so znanstveniki pogledali na klorofil.
"Klorofil se spreminja, vendar ga zaradi neverjetne naravne spremenljivosti ne morete videti," pravi Datkevič. "Vendar lahko opazite pomembne podnebne spremembe v nekaterih od teh pasov v signalu, poslanim satelitom. Tu bi morali iskati pravi signal sprememb satelitskih meritev."
Po vzoru znanstvenikov podnebne spremembe že spreminjajo sestavo fitoplanktona in s tem tudi barvo oceanov. Do konca stoletja se bo naš modri planet dramatično spremenil.
„Do konca 21. stoletja se bo barva 50% oceanov opazno spremenila. Sprememba bo precej velika. Različne vrste fitoplanktona absorbirajo svetlobo na različne načine, in če podnebne spremembe izpodrivajo eno skupnost fitoplanktona v drugo, bodo to spremenile tudi vrste živilskih mrež, ki jih lahko podpirajo."
Ilya Khel