Klimata izmaiņas rada būtiskas izmaiņas fitoplanktona stāvoklī okeānos, un jauns MIT pētījums parādīja, ka šīs izmaiņas nākamajās desmitgadēs ļoti ietekmēs okeāna krāsu, pastiprinot tās zilo un zaļo zonu. Satelītiem vajadzētu atklāt šīs nokrāsas izmaiņas un laikus brīdināt par plaši izmaiņām jūras ekosistēmās.
Žurnālā Nature Communications zinātnieki ziņo, ka viņi ir izstrādājuši globālu modeli, kas imitē dažādu fitoplanktona veidu vai aļģu augšanu un mijiedarbību un kā sugu sajaukums dažādās vietās mainīsies, temperatūrai paaugstinoties visā pasaulē. Pētnieki arī modelēja, kā fitoplanktons absorbē un atspoguļo gaismu un kā mainās okeāna krāsa, globālajai sasilšanai ietekmējot fitoplanktona kopienu sastāvu.
Pētnieki pārbaudīja savu modeli, izmantojot to līdz 21. gadsimta beigām, un atklāja, ka līdz 2100. gadam klimata pārmaiņu dēļ vairāk nekā 50% pasaules okeānu mainīs krāsu.
Pētījums liecina, ka zilie apgabali, piemēram, subtropi, kļūs vēl zilāki, jo šajos ūdeņos ir mazāk fitoplanktona - un dzīvības kopumā -, salīdzinot ar pašreizējo situāciju. Daži reģioni, kas šodien ir zaļāki, piemēram, netālu no poliem, var kļūt vēl zaļāki, jo augstāka temperatūra noved pie daudzveidīga fitoplanktona izplatības.
"Šis modelis pieņem, ka šīs izmaiņas nebūs viegli pamanīt ar neapbruņotu aci, un okeāns joprojām izskatīsies tā, it kā tai būtu zili apgabali subtropos un zaļāki apgabali netālu no ekvatora un poliem," saka zinātnes nodaļas vadošā autore Stefānija Datkiewicz. Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta Zeme, atmosfēra un planēta. “Šī pamata shēma paliks tāda pati. Tomēr dziļuma izmaiņas būs pietiekami nozīmīgas, lai ietekmētu pārējo fitoplanktona barības ķēdi."
Okeānu krāsa ir atkarīga no hlorofila daudzuma
Okeāna krāsa ir atkarīga no tā, kā saules gaisma mijiedarbojas ar to, kas atrodas ūdenī. Tikai ūdens molekulas absorbē gandrīz visu saules gaismu, izņemot spektra zilo daļu - tā ir atspoguļota. Līdz ar to atklātā okeāna relatīvi neauglīgie apgabali no kosmosa parādās dziļi zilā krāsā. Ja okeānā ir kādi organismi, tie var absorbēt un atspoguļot dažāda garuma gaismas viļņus atkarībā no to individuālajām īpašībām.
Reklāmas video:
Piemēram, fitoplanktons satur hlorofilu, pigmentu, kas absorbē galvenokārt saules gaismas zilās daļas, veidojot oglekli fotosintēzei, un mazākā mērā zaļās daļas. Tā rezultātā vairāk okeāna tiek atspoguļota zaļā gaismā, kas aļģēm bagātajām teritorijām piešķir zaļganu nokrāsu.
Kopš 1990. gadu beigām satelīti nepārtraukti mēra okeāna krāsu. Zinātnieki izmantoja šos mērījumus, lai iegūtu hlorofila un, attiecīgi, fitoplanktona daudzumu noteiktā okeāna apgabalā. Bet Datkevičs saka, ka hlorofils ne vienmēr atspoguļos jutīgu signālu par klimata izmaiņām. Jebkuras būtiskas hlorofila svārstības var izraisīt globālā sasilšana, bet arī "dabiskas mainības", normāli periodiski hlorofila pieaugumi, ko izraisa dabiskas laika apstākļu parādības.
“El Niño vai La Niña notikums izraisīs ļoti lielas hlorofila izmaiņas, jo tas maina barības vielu daudzumu, kas nonāk sistēmā,” saka Datkevich. "Ņemot vērā šīs lielās, dabiskās izmaiņas, kas notiek ik pēc dažiem gadiem, ir grūti saprast, vai klimata izmaiņas mainīsies, tikai aplūkojot hlorofilu."
Okeāna gaismas simulācija
Tā vietā, lai apskatītu iegūtos hlorofila novērtējumus, komanda domāja, vai ir skaidrs signāls par klimata izmaiņu ietekmi uz fitoplanktonu, ja tiek skatīti tikai atstarotās gaismas mērījumi no satelīta.
Komanda ir uzlabojusi datora modeli, ko tā iepriekš ir izmantojusi, lai prognozētu fitoplanktona izmaiņas ar temperatūras paaugstināšanos un okeāna paskābināšanos. Šis modelis ņem informāciju par fitoplanktonu, piemēram, tā uzņemšanu ar pārtiku un tā augšanu, un iekļauj šo informāciju fiziskā modelī, kas demonstrē okeāna straumes un sajaukšanos.
Tomēr šoreiz zinātnieki modelim ir pievienojuši jaunu elementu, kas nav iestrādāts citās okeāna modelēšanas metodēs: spēja novērtēt īpašus gaismas viļņu garumus, ko absorbē un atspoguļo okeāns, atkarībā no organismu skaita un veida noteiktā reģionā.
“Saules gaisma nonāk okeānā, un viss okeānā to absorbē tāpat kā hlorofils,” saka Datkevičs. “Citas lietas to absorbēs vai izkliedēs. Tāpēc ir grūti noteikt, kā gaisma atstarosies no okeāna un piešķir tai krāsu.
Izrādījās, ka zinātnieku modeli var izmantot, lai paredzētu okeāna krāsu, kad nākotnē mainīsies vides apstākļi. Un pats labākais ir tas, ka to var izmantot laboratorijā.
Signāls zilganzaļos toņos
Kad zinātnieki modelim pievienoja globālās temperatūras un līdz 2100. gadam tos paaugstināja par 3 grādiem - tas ir tas, ko vairums zinātnieku prognozē, ja netiek veikti nekādi pasākumi siltumnīcefekta gāzu emisiju samazināšanai - viņi atklāja, ka zilās un zaļās gaismas viļņu garums reaģē visātrāk. …
Vēl vairāk, šis zili zaļa viļņu garuma diapazons rāda ļoti skaidru signālu jeb maiņu, kas saistīta ar klimata izmaiņām: maiņa notiek agrāk, nekā bija paredzēts, kad zinātnieki apskatīja hlorofilu.
“Hlorofils mainās, bet jūs to nevarat redzēt neticamās dabiskās mainības dēļ,” saka Datkevičs. “Tomēr satelītiem nosūtītajā signālā dažās no šīm viļņu joslām var redzēt ievērojamas klimata izmaiņas. Tāpēc šeit vajadzētu meklēt reālo signālu par izmaiņām satelīta mērījumos.”
Pēc zinātnieku modeļa, klimata izmaiņas jau maina fitoplanktona sastāvu un līdz ar to arī okeānu krāsu. Līdz gadsimta beigām mūsu zilā planēta dramatiski mainīsies.
“Līdz 21. gadsimta beigām 50% okeānu būs pamanāmas krāsas izmaiņas. Izmaiņas būs diezgan lielas. Dažādi fitoplanktona veidi absorbē gaismu dažādos veidos, un, ja klimata izmaiņas viena fitoplanktona kopienu pārvieto citai, tas mainīs arī to pārtikas audu veidu veidus, kurus viņi var atbalstīt.”
Iļja Khel