Zmena podnebia spôsobuje výrazné zmeny v stave fytoplanktónu v oceánoch. Nová štúdia MIT ukázala, že tieto zmeny výrazne ovplyvnia farbu oceánu v nadchádzajúcich desaťročiach a zintenzívnia jeho modré a zelené oblasti. Satelity by mali zistiť tieto zmeny odtieňa a včas varovať pred rozsiahlymi zmenami morských ekosystémov.
V časopise Nature Communications vedci uvádzajú, že vyvinuli globálny model, ktorý napodobňuje rast a interakciu rôznych typov fytoplanktónu alebo rias a ako sa bude meniť zmes druhov na rôznych miestach v závislosti od stúpajúcich teplôt po celom svete. Vedci tiež modelovali, ako fytoplanktón absorbuje a odráža svetlo a ako sa menia farby oceánu, keď globálne otepľovanie ovplyvňuje zloženie spoločenstiev fytoplanktónu.
Vedci testovali svoj model tak, že ho spustili do konca 21. storočia a zistili, že do roku 2100 viac ako 50% svetových oceánov zmení farbu v dôsledku zmeny klímy.
Štúdia naznačuje, že modré oblasti, ako sú subtropické oblasti, sa stanú ešte modrejšími, pretože v týchto vodách je menej fytoplanktónu a vo všeobecnosti život v porovnaní so súčasným stavom. Niektoré regióny, ktoré sú dnes zelenšie, napríklad regióny v blízkosti pólov, sa môžu stať ešte zelenšími, pretože vyššie teploty vedú k množeniu rôznych fytoplanktónov.
"Tento model predpokladá, že tieto zmeny nebude ľahké vidieť voľným okom a oceán bude stále vyzerať, akoby mal modré oblasti v subtropických a zelenších oblastiach v blízkosti rovníka a pólov," hovorí vedúca autorka Stephanie Datkiewicz z vedeckej divízie. Zem, atmosféra a planéta technologického inštitútu v Massachusetts. „Táto základná schéma zostane rovnaká. Zmeny hĺbky však budú dosť významné na to, aby ovplyvnili zvyšok potravinového reťazca fytoplanktónu. ““
Farba oceánov závisí od množstva chlorofylu
Farba oceánu závisí od interakcie slnečného svetla s tým, čo je vo vode. Iba molekuly vody absorbujú takmer všetky slnečné žiarenie, s výnimkou modrej časti spektra - odráža sa. V dôsledku toho sa relatívne neúrodné oblasti otvoreného oceánu javia ako tmavo modré z vesmíru. Ak sú v oceáne nejaké organizmy, môžu absorbovať a odrážať svetelné vlny rôznych dĺžok v závislosti od ich individuálnych vlastností.
Propagačné video:
Napríklad fytoplanktón obsahuje chlorofyl, pigment, ktorý absorbuje väčšinou modré časti slnečného svetla, produkuje uhlík pre fotosyntézu a v menšej miere zelené časti. Výsledkom je, že sa viac oceánu odráža viac od oceánu, čo dodáva oblastiam bohatým na riasy nazelenalý odtieň.
Od konca 90. rokov satelity neustále merali farbu oceánu. Vedci použili tieto merania na získanie množstva chlorofylu a teda aj fytoplanktónu v konkrétnej oblasti oceánu. Datkevich však tvrdí, že chlorofyl nemusí nevyhnutne odrážať citlivý signál zmeny klímy. Akékoľvek významné fluktuácie chlorofylu môžu byť spôsobené globálnym otepľovaním, ale aj „prirodzenou variabilitou“, bežnými pravidelnými vlnami chlorofylu v dôsledku prírodných javov súvisiacich s počasím.
„Udalosť El Niño alebo La Niña spôsobí veľmi veľké zmeny chlorofylu, pretože zmení množstvo živín vstupujúcich do systému,“hovorí Datkevich. „S týmito veľkými prírodnými zmenami, ktoré sa dejú každých pár rokov, je ťažké zistiť, či sa zmena podnebia zmení len pohľadom na chlorofyl.“
Simulácia oceánskeho svetla
Skôr než sa pozerať na odhady získaného chlorofylu, tím sa pýtal, či existuje jasný signál o vplyve zmeny klímy na fytoplanktón, ak by sa niekto pozeral iba na satelitné merania odrazeného svetla.
Tím vylepšil počítačový model, ktorý v minulosti používal na predpovedanie zmien fytoplanktónu s rastúcimi teplotami a okyslením oceánov. Tento model berie informácie o fytoplanktóne, ako je jeho príjem potravy a ako rastie, a tieto informácie začleňuje do fyzického modelu, ktorý demonštruje morské prúdy a miešanie.
Tentoraz však vedci do modelu pridali nový prvok, ktorý nebol začlenený do iných metód modelovania oceánov: schopnosť odhadnúť špecifické vlnové dĺžky svetla, ktoré sú absorbované a odrážané oceánom, v závislosti od počtu a typu organizmov v konkrétnej oblasti.
"Slnko zasiahne oceán a všetko v oceáne ho absorbuje ako chlorofyl," hovorí Datkevich. „Iné veci ho pohltia alebo rozptýlia. Preto je ťažké určiť, ako sa svetlo odrazí od oceánu a dá mu farbu.
Ukázalo sa, že vedecký model sa dá použiť na predpovedanie farby oceánu, keď sa v budúcnosti podmienky prostredia zmenia. A najlepšie na tom je, že sa dá použiť v laboratóriu.
Signál v modro-zelených tónoch
Keď vedci k modelu pridali globálne teploty a zvýšili ich o 3 stupne do roku 2100 - to je to, čo väčšina vedcov predpovedá, ak sa neprijmú žiadne opatrenia na zníženie emisií skleníkových plynov - zistili, že najrýchlejšie reagovali vlnové dĺžky modrého a zeleného svetla. …
Navyše tento modrozelený rozsah vlnových dĺžok vykazuje veľmi jasný signál alebo posun súvisiaci so zmenou podnebia: k posunu dochádza skôr, ako sa očakávalo, keď sa vedci pozerali na chlorofyl.
"Chlorofyl sa mení, ale nemôžete ho vidieť kvôli neuveriteľnej prírodnej variabilite," hovorí Datkevich. „V niektorých vlnových pásmach je však možné vidieť signifikantnú zmenu klímy v signáli vysielanom na satelity. Preto by sme mali hľadať skutočný signál zmien v satelitných meraniach. “
Podľa vedcovho modelu zmena podnebia už mení zloženie fytoplanktónu, a tým aj farbu oceánov. Do konca storočia sa naša modrá planéta dramaticky zmení.
„Do konca 21. storočia dôjde k výraznej zmene farby 50% oceánov. Táto zmena bude dosť veľká. Rôzne typy fytoplanktónu absorbujú svetlo odlišne a ak zmena klímy premiestni jednu fytoplanktónovú komunitu do druhej, zmení to aj typy potravinových sietí, ktoré môžu podporovať.
Ilja Khel