Klimatske promjene uzrokuju značajne promjene u stanju fitoplanktona u oceanima, a nova MIT studija pokazala je da će te promjene uvelike utjecati na boju oceana u narednim desetljećima, pojačavajući njegova plava i zelena područja. Sateliti bi trebali otkriti ove promjene boje i upozoriti na raširene promjene u morskim ekosustavima.
U časopisu Nature Communications znanstvenici izvještavaju da su razvili globalni model koji oponaša rast i interakciju različitih vrsta fitoplanktona, algi i kako će se mješavina vrsta na različitim mjestima mijenjati kako temperature rastu širom svijeta. Istraživači su također modelirali kako fitoplankton apsorbira i odbija svjetlost i kako se boja oceana mijenja kako globalno zagrijavanje utječe na sastav fitoplanktonskih zajednica.
Istraživači su testirali svoj model izvodeći ga do kraja 21. stoljeća i otkrili su da će do 2100. više od 50% svjetskih oceana promijeniti boju zbog klimatskih promjena.
Studija sugerira da će plava područja, poput subtropica, postati još plavija jer je u tim vodama manje fitoplanktona - i života općenito - u usporedbi s trenutnim stanjem. Neke regije koje su danas zelenije, poput onih u blizini stupova, mogu postati još zelenije, jer veće temperature dovode do širenja raznih fitoplanktona.
"Ovaj model pretpostavlja da ove promjene neće biti lako opaziti golim okom, a ocean će i dalje izgledati kao da ima plava područja u suptropima i zelenija područja blizu ekvatora i polova", kaže glavna autorica Stephanie Datkiewicz iz odjela za znanost. Zemlja, atmosfera i planeta Massachusetts Institute of Technology. „Ova osnovna shema ostat će ista. Međutim, promjene dubine bit će dovoljno značajne da utječu na ostatak prehrambenog lanca fitoplanktona."
Boja oceana ovisi o količini klorofila
Boja oceana ovisi o tome kako sunčeva svjetlost utječe na ono što je u vodi. Samo molekule vode apsorbiraju gotovo svu sunčevu svjetlost, osim plavog dijela spektra - to se odražava. Posljedično, relativno neplodna područja otvorenog oceana izgledaju duboko plava iz svemira. Ako u oceanu postoji bilo koji organizam, oni mogu apsorbirati i reflektirati svjetlosne valove različite duljine, ovisno o njihovim pojedinačnim svojstvima.
Promotivni video:
Fitoplankton, na primjer, sadrži klorofil, pigment koji apsorbira uglavnom plave dijelove sunčeve svjetlosti, stvarajući ugljik za fotosintezu, i u manjoj mjeri zelene dijelove. Kao rezultat toga, više oceana se odbija od oceana što površinama bogatim algama daje zelenkast ton.
Od kasnih 1990-ih, sateliti kontinuirano mjere boju oceana. Znanstvenici su pomoću ovih mjerenja dobili količinu klorofila i, produžetak, fitoplanktona na određenom području oceana. No Datkevič kaže da klorofil neće nužno odražavati osjetljiv signal klimatskih promjena. Svaka značajna kolebanja klorofila mogu biti uzrokovana globalnim zagrijavanjem, ali i "prirodnom varijabilnošću", normalnim periodičnim skokovima klorofila zbog prirodnih fenomena povezanih s vremenom.
"Događaji El Niño ili La Niña uzrokovat će vrlo velike promjene u klorofilu jer mijenja količinu hranjivih sastojaka koji ulaze u sustav", kaže Datkevich. "S ovim velikim, prirodnim promjenama koje se događaju svakih nekoliko godina, teško je vidjeti hoće li se klimatske promjene promijeniti samo gledanjem klorofila."
Simulacija oceanske svjetlosti
Umjesto da promatra procjene dobivenih klorofila, tim se pitao postoji li jasan signal o utjecaju klimatskih promjena na fitoplankton ako se gleda samo na satelitskim mjerenjima reflektirane svjetlosti.
Tim je unaprijedio računalni model koji se u prošlosti koristio za predviđanje promjena fitoplanktona kako se temperature oceana povećavaju i zakiseljuju. Ovaj model uzima informacije o fitoplanktonu, kao što je njegov unos hrane i način na koji raste, te ih uključuje u fizički model koji demonstrira oceanske struje i miješanje.
No ovaj su put znanstvenici dodali novi element modelu koji nije uključen u druge metode modeliranja oceana: sposobnost procjene specifičnih valnih duljina svjetlosti koje ocean apsorbira i odbija, ovisno o broju i vrsti organizama u određenoj regiji.
"Sunčeva svjetlost udara u ocean, a sve u oceanu apsorbira ga poput klorofila", kaže Datkevich. "Ostale stvari će ga apsorbirati ili rastjerati. Stoga je teško odrediti kako će se svjetlost odbijati od oceana i dati mu boju.
Pokazalo se da se model znanstvenika može koristiti za predviđanje boje oceana kada se okolišni uvjeti u budućnosti promijene. A najbolja stvar u tome je što se može koristiti u laboratoriju.
Signal u plavo-zelenim tonovima
Kada su znanstvenici modelu dodali globalne temperature i podigli ih za 3 stupnja do 2100. - kako većina znanstvenika predviđa ako se ne poduzmu mjere za smanjenje emisije stakleničkih plinova - otkrili su da valne duljine svjetlosti u plavom i zelenom dijelu spektra odgovaraju najbrže. …
Štoviše, ovaj plavo-zeleni valni oblik pokazuje vrlo jasan signal, ili pomak, povezan s klimatskim promjenama: pomak se događa ranije nego što se očekivalo kada su znanstvenici promatrali klorofil.
"Klorofil se mijenja, ali ne možete ga vidjeti zbog nevjerojatne prirodne varijabilnosti", kaže Datkevich. "Međutim, možete primijetiti značajne klimatske promjene u nekim od talasnih opsega u signalu koji je upućen satelitima. Dakle, ovdje bismo trebali potražiti pravi signal promjena satelitskih mjerenja."
Prema modelu znanstvenika, klimatske promjene već mijenjaju sastav fitoplanktona, a time i boju oceana. Do kraja stoljeća, naš će se plavi planet drastično promijeniti.
„Do kraja 21. stoljeća primijetit će se promjena u boji 50% oceana. Promjena će biti prilično velika. Različite vrste fitoplanktona apsorbiraju svjetlost na različite načine, a ako klimatske promjene premjeste jednu fitoplanktonsku zajednicu u drugu, također će se promijeniti i vrste krpe hrane koje mogu podržavati."
Ilya Khel