Satelity NASA mapujú, kde oceánom chýbajú živiny a rastie stres planktónu

Satelity NASA v kombinácii s oceánskymi prieskumami a genetickými testami odhalili, že otepľovanie morských vôd môže znižovať dostupnosť živín vo veľkej časti svetového oceánu. Nová štúdia ukazuje, že tento nedostatok zaťažuje mikroskopické morské organizmy, najmä fytoplanktón, ktorý stojí na začiatku oceánskych potravových reťazcov. Výsledky publikovali 5. júna v časopise Science Advances.

Snímka zobrazuje: NASA Satellites Help Map Ocean Nutrient Stress.

Zdroj: https://science.nasa.gov/earth/ocean-nutrient-stress/

Tím namiesto priameho merania živín, ako sú dusík, železo či fosfor, sledoval jemné zmeny v pomere uhlíka a chlorofylu vo fytoplanktóne pozorovanom zo satelitov. Keď chlorofylu ubudne v porovnaní s uhlíkom, je to signál, že planktón je pod stresom. Výskumníci tak zostavili globálnu mapu miest, kde sa fytoplanktónu darí, a miest, kde zápasí s nedostatkom živín.

Pre oceánsku vedu je to dôležité najmä preto, že takéto zmeny sa nedajú spoľahlivo sledovať len z jedného typu dát. Satelit ukáže veľký obraz, ale genetické a terénne merania pomôžu vysvetliť, čo sa deje na úrovni buniek. V praxi to znamená lepšie nástroje na sledovanie toho, ako sa meniace podmienky v oceáne podpisujú pod stav mikroskopického života a časom aj pod celé morské ekosystémy.

Prečo sa oceán „vyhladúva“

Podľa štúdie zohráva hlavnú úlohu otepľovanie povrchových vôd.

Snímka zobrazuje: NASA Satellites Help Map Ocean Nutrient Stress.

Zdroj: https://science.nasa.gov/earth/ocean-nutrient-stress/

Keď sa horná vrstva mora zohreje, vytvorí sa stabilnejšia vrstva ľahšej vody na povrchu a chladnejšia, hustejšia voda zostáva nižšie. Tým sa brzdí výstup vody bohatšej na živiny z hlbín.

Tento proces je dôležitý preto, že práve živiny ako dusík, železo a fosfor podporujú rast fytoplanktónu. Ak sa ich na povrch dostáva menej, mikroorganizmy majú horšie podmienky na fotosyntézu aj rozmnožovanie. Ide o všeobecný oceánografický princíp, ktorý pomáha vysvetliť, prečo aj malé zmeny v teplote môžu mať veľký vplyv na morské potravové siete.

Čo ukázali satelity NASA a genetické dáta

Výskumníci spojili dve desaťročia údajov zo senzora MODIS na palube satelitu Aqua s odbermi planktónu počas výskumných plavieb po svete.

Snímka zobrazuje: NASA Satellites Help Map Ocean Nutrient Stress.

Zdroj: https://science.nasa.gov/earth/ocean-nutrient-stress/

Mohlo by Vás zaujímať  Sonda Psyche úspešne preletela okolo Marsu a získala gravitačný impulz na ceste k asteroidu Psyche

K satelitným pozorovaniam pridali aj genetické stopy v Prochlorococcus, drobnom, no mimoriadne rozšírenom morskom mikroorganizme, ktorý na nedostatok živín reaguje zmenami viditeľnými v DNA.

Takýto prístup umožnil prepojiť veľkoplošné sledovanie oceánu s detailom na úrovni buniek. Výsledkom bola mapa, ktorá ukazuje najvýraznejší stres v subtropických víroch Atlantiku, Tichého oceánu a Indického oceánu. V týchto rozsiahlych, relatívne pokojnych oblastiach teplá povrchová vrstva najviac brzdí prísun živín z hĺbky.

Prečo bol Tichý oceán najproblematickejší

Najsilnejšie známky stresu sa objavili v južnom Pacifiku, ktorý patrí medzi najslabšie zásobené živinami časti oceánu.

Snímka zobrazuje: A flat map of the world shows regions in the ocean colored red to indeicate elevated levels of stress on plankton due to a lack of nutrients.

Zdroj: https://science.nasa.gov/earth/ocean-nutrient-stress/

Práve tam teplá povrchová vrstva súvisela s nedostatkom dusíka a železa a tím tu zaznamenal najvážnejší nutričný stres.

Prekvapením bolo, že časti severného Atlantiku vykázali menší stres, než sa čakalo. Hoci sa tam objavil nedostatok fosforu, dopad na mikroorganizmy bol miernejší. Výskumníci sa domnievajú, že to môže súvisieť s tým, ako si samotné organizmy s fosforovým deficitom dokážu poradiť efektívnejším recyklovaním alebo náhradou fosforom bohatých molekúl v bunkách.

Dusík je podľa autorov problém výraznejší, pretože je nevyhnutný pre bielkoviny a bunkové mechanizmy potrebné pri fotosyntéze aj príjme živín. Aj preto môžu rozdiely medzi regiónmi odrážať nielen fyziku oceánu, ale aj biologickú odolnosť jednotlivých druhov.

Čo hovoria sezóny a klimatické cykly

Štúdia ukázala, že nutričný stres úzko súvisí so sezónami a s veľkými klimatickými cyklami, ako sú El Niño a Pacific Decadal Oscillation.

Snímka zobrazuje: NASA Satellites Help Map Ocean Nutrient Stress.

Zdroj: https://science.nasa.gov/earth/ocean-nutrient-stress/

Pri týchto javy sa v Tichom oceáne mení teplota aj intenzita premiešavania vôd, čo sa okamžite premieta do dostupnosti živín.

Počas epizód La Niña, ktoré prinášajú chladnejšiu vodu do rozsiahlej časti Pacifiku, sa posilnil výstup vody z hlbín a v niektorých oblastiach sa stres znížil. Z pohľadu oceánskej biológie je to dôležitý signál: krátkodobé prírodné výkyvy môžu na čas zmierniť dopady, ktoré inak zosilňuje dlhodobé otepľovanie.

Čo zostáva neisté a kam sa môže výskum posunúť

Za roky 2002 až 2021 sa priemerná teplota morskej hladiny zvýšila na takmer 90 percentách skúmanej plochy oceánu a nutričný stres sa vo všeobecnosti prehlboval.

Snímka zobrazuje: NASA Satellites Help Map Ocean Nutrient Stress.

Zdroj: https://science.nasa.gov/earth/ocean-nutrient-stress/

To zodpovedá predstave, že teplejšie oceány sa viac vrstvia a ťažšie dopĺňajú živiny do povrchových vôd.

Zároveň však výskumníci našli oblasti južnej pologule, kde stres nerástol tak výrazne, ako by sa čakalo. Podľa nich to môže súvisieť s mikroorganizmami, ktoré dokážu viazať dusík zo vzduchu a aspoň čiastočne nahradiť slabšie premiešavanie vody. Práve tu sa ukazuje, že reakcia oceánu na otepľovanie nie je jednoduchá a nevyzerá rovnako v každom regióne.

Pre vedcov je najdôležitejšie, že kombinácia satelitov a genetických údajov otvára nový spôsob, ako sledovať biologickú odpoveď oceánu takmer v reálnom čase. V praxi to môže pomôcť spresniť modely, ktoré odhadujú, ako sa budú meniť morské ekosystémy, rybolov aj základná produktivita oceánu v čoraz teplejšom svete.

Zdroj: NASA Science

Pôvodný článok: https://science.nasa.gov/earth/ocean-nutrient-stress/