Schimbările climatice provoacă modificări semnificative ale stării fitoplanctonului în oceane și un nou studiu MIT a arătat că aceste schimbări vor afecta foarte mult culoarea oceanului în deceniile următoare, intensificând zonele albastre și verzi. Sateliții ar trebui să detecteze aceste modificări de nuanță și să dea un avertisment rapid asupra schimbărilor pe scară largă ale ecosistemelor marine.
În revista Nature Communications, oamenii de știință raportează că au dezvoltat un model global care imită creșterea și interacțiunea diferitelor tipuri de fitoplancton sau alge și modul în care amestecul de specii din diferite locuri se va schimba pe măsură ce temperaturile cresc în întreaga lume. Cercetătorii au modelat de asemenea modul în care fitoplanctonul absoarbe și reflectă lumina și modul în care culoarea oceanului se schimbă pe măsură ce încălzirea globală afectează compoziția comunităților de fitoplancton.
Cercetătorii și-au testat modelul rulându-l până la sfârșitul secolului 21 și au descoperit că până în 2100, peste 50% din oceanele lumii își vor schimba culoarea din cauza schimbărilor climatice.
Studiul sugerează că zonele albastre, cum ar fi subtropicele, vor deveni și mai neclarite, deoarece există mai puține fitoplancton - și viață în general - în aceste ape, comparativ cu starea actuală. Unele regiuni care sunt mai ecologice astăzi, precum cele din apropierea stâlpilor, pot deveni și mai verzi, deoarece temperaturile mai ridicate duc la proliferarea unei varietăți de fitoplancton..
"Acest model presupune că aceste schimbări nu vor fi ușor de observat cu ochiul liber, iar oceanul va părea în continuare ca are zone albastre în subtropice și zone mai verzi în apropierea ecuatorului și poli", spune autorul principal Stephanie Datkiewicz, al Diviziei Științei. Pământ, atmosferă și planetă a Institutului de tehnologie din Massachusetts. „Această schemă de bază va rămâne aceeași. Cu toate acestea, schimbările de adâncime vor fi suficient de semnificative pentru a afecta restul lanțului alimentar fitoplancton ".
Culoarea oceanelor depinde de cantitatea de clorofilă
Culoarea oceanului depinde de modul în care interacționează lumina soarelui cu ceea ce este în apă. Doar moleculele de apă absorb aproape toată lumina soarelui, cu excepția părții albastre a spectrului - este reflectată. În consecință, zonele relativ sterile ale oceanului deschis apar albastru profund din spațiu. Dacă există organisme în ocean, acestea pot absorbi și reflecta undele luminoase de lungimi diferite, în funcție de proprietățile lor individuale.
Video promotional:
Fitoplanctonul, de exemplu, conține clorofilă, un pigment care absoarbe mai ales părți albastre ale luminii solare, producând carbon pentru fotosinteză și, într-o măsură mai mică, părți verzi. Drept urmare, se reflectă mai multă lumină verde în largul oceanului, ceea ce conferă zonelor bogate în alge o nuanță verzuie.
De la sfârșitul anilor 90, sateliții au măsurat continuu culoarea oceanului. Oamenii de știință au folosit aceste măsurători pentru a obține cantitatea de clorofilă și, prin extensie, fitoplancton într-o zonă specifică a oceanului. Datkevich spune însă că clorofila nu va reflecta neapărat un semnal sensibil al schimbărilor climatice. Orice fluctuație semnificativă a clorofilei poate fi cauzată de încălzirea globală, dar și de „variabilitatea naturală”, creșteri periodice normale ale clorofilei datorate fenomenelor naturale legate de vreme.
„Un eveniment El Niño sau La Niña va provoca modificări foarte mari ale clorofilei, deoarece modifică cantitatea de nutrienți care intră în sistem”, spune Datkevich. „Cu aceste mari schimbări naturale, care se întâmplă la fiecare câțiva ani, este greu de văzut dacă schimbările climatice se vor schimba doar uitându-te la clorofilă”.
Simularea luminii oceanice
În loc să privească estimările clorofilei obținute, echipa s-a întrebat dacă există un semnal clar cu privire la impactul schimbărilor climatice asupra fitoplanctonului, uitându-se doar la măsurători prin satelit de lumină reflectată.
Echipa a perfecționat un model de computer pe care l-a folosit în trecut pentru a prezice modificările fitoplanctonului odată cu creșterea temperaturilor și acidifierea oceanelor. Acest model preia informații despre fitoplancton, cum ar fi aportul alimentar și modul în care crește, și încorporează aceste informații într-un model fizic care demonstrează curenții oceanici și amestecarea.
De această dată, însă, oamenii de știință au adăugat un nou element modelului care nu a fost încorporat în alte metode de modelare a oceanelor: capacitatea de a estima lungimi de undă specifice ale luminii care sunt absorbite și reflectate de ocean, în funcție de numărul și tipul de organisme dintr-o anumită regiune.
„Lumina soarelui lovește oceanul și totul din ocean îl absoarbe ca clorofila”, spune Datkevich. „Alte lucruri îl vor absorbi sau le vor disipa. Deci, este dificil să determinăm modul în care lumina va reflecta în largul oceanului și îi va conferi culoarea.
S-a dovedit că modelul oamenilor de știință poate fi folosit pentru a prezice culoarea oceanului atunci când condițiile de mediu se schimbă în viitor. Și cel mai bun lucru este că poate fi folosit în laborator.
Semnalizează tonuri de albastru-verde
Când oamenii de știință au adăugat temperaturi globale modelului și le-au crescut cu 3 grade până în 2100 - majoritatea oamenilor de știință prezic dacă nu se întreprinde nicio măsură pentru reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră - au descoperit că lungimile de undă ale luminii în părțile albastre și verzi ale spectrului au răspuns cel mai rapid. …
Mai mult, această lungime de undă albastru-verde arată un semnal foarte clar, sau o schimbare, asociată cu schimbările climatice: schimbarea are loc mai devreme decât se aștepta atunci când oamenii de știință au privit clorofila.
„Clorofila se schimbă, dar nu o poți vedea din cauza incredibilă variabilitate naturală”, spune Datkevich. „Cu toate acestea, puteți vedea schimbări climatice semnificative în unele dintre aceste benzi de undă în semnalul trimis către sateliți. Aici trebuie să căutăm semnalul real al modificărilor măsurătorilor prin satelit.”
Conform modelului oamenilor de știință, schimbările climatice schimbă deja compoziția fitoplanctonului și, prin urmare, culoarea oceanelor. Până la sfârșitul secolului, planeta noastră albastră se va schimba dramatic.
„Până la sfârșitul secolului XXI, va exista o schimbare vizibilă a culorii a 50% din oceane. Schimbarea va fi destul de mare. Diferite tipuri de fitoplancton absorb lumina în moduri diferite, iar dacă schimbările climatice deplasează o comunitate de fitoplancton în alta, aceasta va schimba și tipurile de pânze alimentare pe care le pot susține."
Ilya Khel
