Przy pomocy orbitującego satelity naukowcy przeprowadzili pierwszą globalną analizę zdrowia i produktywności roślin oceanicznych. Korzystając ze spektroskopadiometru obrazującego o średniej rozdzielczości (MODIS) na satelicie Aqua NASA, naukowcy po raz pierwszy zdalnie zmierzyli ilość fluorescencyjnego czerwonego światła emitowanego przez fitoplankton oceaniczny i ocenili, jak skutecznie rośliny mikroskopijne przekształcają światło słoneczne i składniki odżywcze w żywność poprzez fotosyntezę. Teraz, gdy mają już swoje pierwsze dane, ta metoda powinna umożliwić naukowcom skuteczne monitorowanie zdrowia naszych oceanów. Co więc odkryli do tej pory?
W ciągu ostatnich dwóch dziesięcioleci naukowcy stosowali różne czujniki satelitarne do mierzenia ilości i rozmieszczenia chlorofilu zielonego pigmentu, wskaźnika ilości życia roślin w oceanie. Jednak dzięki MODIS zaobserwowano „fluorescencję czerwonego światła” nad otwartym oceanem.
„Chlorofil daje nam obraz ilości fitoplanktonu” - powiedział Scott Doney, chemik morski z Woods Hole Oceanographic Institution i współautor artykułu. „Fluorescencja zapewnia wgląd w to, jak dobrze funkcjonują w ekosystemie”.
Fluorescencja na czerwonym świetle ujawnia wgląd w fizjologię roślin morskich i wydajność fotosyntezy, ponieważ różne części urządzeń do pozyskiwania energii przez rośliny są aktywowane w zależności od ilości dostępnego światła i składników odżywczych. Na przykład ilość fluorescencji wzrasta, gdy fitoplankton jest poddany stresowi z powodu braku żelaza, który jest krytycznym składnikiem odżywczym w wodzie morskiej. Gdy woda jest uboga w żelazo, fitoplankton emituje więcej energii słonecznej w postaci fluorescencji niż wtedy, gdy żelazo jest wystarczające.
Dane fluorescencyjne z MODIS dają naukowcom narzędzie, które pozwala badaczom odkryć, gdzie wody są wzbogacone lub ograniczone w żelazie, i obserwować, w jaki sposób zmiany żelaza wpływają na plankton. Żelazo potrzebne do wzrostu roślin dociera do powierzchni morza pod wiatrami wiejącymi kurz z pustyń i innych suchych obszarów oraz z prądów upwellingowych w pobliżu pióropuszów rzek i wysp.
Nowa analiza danych MODIS pozwoliła zespołowi badawczemu wykryć nowe regiony oceanu dotknięte odkładaniem i zubożaniem żelaza. Ocean Indyjski był szczególnym zaskoczeniem, ponieważ obserwowano, że duże części oceanu „świecą” sezonowo wraz ze zmianami wiatrów monsunowych. Latem, jesienią i zimą - szczególnie latem - znaczące wiatry południowo-zachodnie pobudzają prądy oceaniczne i wydobywają więcej substancji odżywczych z głębin fitoplanktonu. Jednocześnie zmniejsza się ilość pyłu bogatego w żelazo dostarczanego przez wiatry.
„W skali tygodniowej lub miesięcznej możemy wykorzystać te dane do śledzenia reakcji planktonu na wkład żelaza z burz piaskowych i transport wody bogatej w żelazo z wysp i kontynentów” - powiedział Doney. „Przez lata do dziesięcioleci możemy również wykryć długoterminowe trendy zmian klimatu i innych zaburzeń oceanicznych u ludzi”.
Zmiana klimatu może oznaczać, że silniejsze wiatry wychwytują więcej pyłu i wieją go do morza lub mniej intensywne wiatry pozostawiając wody wolne od pyłu. Niektóre regiony staną się bardziej suche, a inne bardziej wilgotne, zmieniając regiony, w których zakurzone gleby gromadzą się i zostają unoszone w powietrze. Fitoplankton będzie odzwierciedlać i reagować na te globalne zmiany.
Jednokomórkowy fitoplankton zasila prawie wszystkie ekosystemy oceaniczne, służąc jako najbardziej podstawowe źródło pożywienia dla zwierząt morskich, od zooplanktonu po ryby i skorupiaki. W rzeczywistości fitoplankton stanowi połowę całej aktywności fotosyntetycznej na Ziemi. Zdrowie tych roślin morskich wpływa na rybołówstwo komercyjne, ilość dwutlenku węgla, jaką ocean może wchłonąć, oraz sposób, w jaki ocean reaguje na zmiany klimatu.
„Jest to pierwszy bezpośredni pomiar zdrowia fitoplanktonu w oceanie” - powiedział Michael Behrenfeld, biolog specjalizujący się w roślinach morskich na Oregon State University w Corvallis, Ore. „Mamy ważne nowe narzędzie do obserwowania zmian w fitoplankton co tydzień na całym świecie. ”
Źródło: NASA
