Struje u jednom arktičkom moru ubrzavaju tonjenje fitoplanktona koji nosi ugljenik

Dokumentovanje sezonske sudbine ovih sićušnih morskih organizama predstavlja korak ka razumevanju kako bi se ekosistemi u regionu koji se najbrže zagreva na svetu mogli promeniti dok se led povlači.

Sićušni organizmi nalik biljkama zvani fitoplankton, koji čine osnovu morskih mreža ishrane sa orkama, kitovima i ajkulama na vrhu, obično budu pojedeni ili polako tonu na morsko dno, noseći ugljenik sa sobom.

Preporučujemo

Širom najvećeg dela okeana, spuštanje iz osunčanih površinskih slojeva traje nedeljama. Međutim, u arktičkom Čukotskom moru naučnici su otkrili da konvergencija struja potiskuje fitoplankton ispod leda ka morskom dnu četiri puta brže od uobičajene brzine.

Dva nova rada pod vođstvom istraživača iz laboratorije stenfordskog biološkog okeanografa Kevina Ariga detaljno opisuju ovo neobično spuštanje i otkrivaju da „cvetanja“ fitoplanktona — koji koriste Sunčevu energiju za rast — mogu biti do 10 puta gušća u mračnijim vodama ispod debelog morskog leda nego u otvorenim vodama.

Merenja prikupljena u Čukotskom moru u leto 2023. godine sugerišu da je Sunčeva svetlost koja prolazi kroz pukotine u ledu dovoljna za pokretanje fotosinteze. „Posmatramo ogromne populacije fitoplanktona ispod znatnog sloja morskog leda. One rastu u okruženju za koje smo ranije smatrali da je negostoljubivo“, kažu istraživači.

Mikroalge opstaju ispod leda

U misiji iz 2011. godine, otkriveno je da fitoplankton uspešno raste ispod arktičkog leda, koji se stanjio i popucao tokom poslednjih nekoliko decenija usled rasta temperatura vazduha i površine mora, što je omogućilo prolazak veće količine svetlosti.

Istraživači su vratili 2023. godine da bi ispitali gustinu cvetanja fitoplanktona i šta se dešava sa fitoplanktonom kad umre. Iako su druge misije uzorkovale fitoplankton, mali broj je uzorkovao ove sićušne organizme ispod leda, a kamoli dokumentovao tokom skoro čitave sezone rasta.

Da bi proučavali cvetanje, istraživači su sakupili uzorke morske vode radi merenja nutrijenata i dva indikatora gustine fitoplanktona: ugljenika i hlorofila. Takođe su postavili zamke u morsku vodu — kako na otvorenom moru, tako i u otvorima unutar leda — da bi uhvatili fitoplankton koji tone.

Ispod leda su osmotrili jedno od najgušćih cvetanja fitoplanktona ikad zabeleženih, čak i u oblastima gde je led bio debeo do dva metra. Ova cvetanja ispod leda bila su do 10 puta koncentrisanija od onih uzorkovanih mesec dana kasnije na otvorenom moru, nakon što je led počeo da se povlači usled sezonskog topljenja. Podaci pokazuju da su cvetanja uvenula i počela da tonu nakon što su potrošila većinu nutrijenata, naročito nitrat.

Tokom nekoliko dana, istraživači su procenjivali koja težina fitoplanktona je tonula ispod leda i u otvorenim vodama, i koliko brzo. Takođe su uporedili ove nalaze sa hlorofilom i ugljenikom u uzorcima sedimenta sa morskog dna da bi razumeli vezu između fitoplanktona koji tone i organskih ostataka ispod.

Širom velikog dela mora, naučnici su otkrili da je fitoplankton tonuo nakon što je cvetanje dostiglo vrhunac, brzinom od oko pola metra dnevno. Međutim, na drugim lokacijama su brze vode potiskivale plankton naniže oko četiri puta brže u proseku usled slivanja okeanskih struja, zvanog front.

Kad je plankton u hladnoj vodi odmah ispod leda nošen strujom ka jugu naišao bi na toplije suprotne struje na otvorenom moru i taj sudar struja ga je gurnuo dole, kažu autori. Hladna, slana vodena masa ponire, a toplija i manje slana vodena masa izdiže se iznad.

Arktički ekosistemi usred klimatskih promena

Novi detalji o životnom ciklusu arktičkog fitoplanktona pomažu u odgovoru na pitanja o morskim ekosistemima. U ranijem istraživanju, naučnici su uočili delove arktičkog morskog dna sa neočekivano velikim populacijama školjki i zmijolikih morskih zvezda, kao i morževa i kitova koji se njima hrane. „Otkriće da ovaj front ubrzava tonjenje pomaže da se objasni odakle bi mogli dolaziti izvori hrane koji podržavaju biomasu na dnu“, kažu istraživači.

Nije jasno kako cvetanje ispod leda može uticati na morski život bliže površini. Cvetanje je glavni izvor hrane za sićušne plutajuće životinje zvane zooplankton i vrste poput grenlandskih kitova koji se njima hrane. Međutim, cvetanje koje dostigne vrhunac previše rano u leto može nestati do trenutka kad stignu sezonski predatori. Dok se Arktik zagreva, organizmi koji se hrane na dnu mogli bi postati uspešniji, dok bi pelagijski organizmi mogli imati manje hrane.

Istraživači se takođe pitaju kako će brz tempo zagrevanja na Arktiku — četiri puta brži od globalnog proseka — uticati na brzinu kojom fitoplankton izvlači ugljenik iz atmosfere tokom svog rasta i na sudbinu tog ugljenika. Gde odlazi sav taj ugljenik? Da li biva pojeden? Da li tone na dno?

Nalazi ukazuju na opšte povećanje količine ugljenika koji fitoplankton apsorbuje i koji se na kraju skladišti u sedimentima. Međutim, mnoge nepoznanice u vezi sa ovim regionom ostaju. Na primer, toplija slatka voda nastala topljenjem leda mogla bi formirati sloj na površini mora, blokirajući dublje vode bogate nutrijentima koje hrane plankton, što bi ograničilo njegov rast.

Nalazi pokazuju kako relativno mali događaji poput cvetanja fitoplanktona i frontova mogu oblikovati globalnu ekologiju i klimu. Frontovi uzrokovani vetrovima, rečnim izlivima ili strujama postoje širom okeana i mogu igrati važnu ulogu u transportu ugljenika do morskog dna. „Moramo uzeti u obzir ovu fiziku relativno malih razmera kad razmišljamo o ciklusu ugljenika širom svetskog okeana“, kažu naučnici.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)