fisk, hvaler, delfiner, krabber, havfugle og næsten alt andet, der lever i eller uden for oceanerne, skylder deres eksistens til fytoplankton, encellede planter, der lever ved havoverfladen.
fytoplankton er grundlaget for, hvad forskere omtaler som oceanisk biologisk produktivitet, et vandlegemes evne til at støtte liv som planter, fisk og dyreliv.
“et mål for produktivitet er nettomængden af kulsyre, der optages af fytoplankton,” sagde Jorge Sarmiento, professor i atmosfærisk og oceanvidenskab ved Princeton University i ny Jersey.
de encellede planter bruger energi fra solen til at omdanne kulsyre og næringsstoffer til komplekse organiske forbindelser, der danner nyt plantemateriale. Denne proces, kendt som fotosyntese, er, hvordan fytoplankton vokser.
plantelevende havdyr spiser fytoplanktonet. Kødædere spiser på sin side planteædere og så videre op i fødekæden til de øverste rovdyr som spækhuggere og hajer.
men hvordan leverer havet de næringsstoffer, som fytoplankton har brug for for at overleve og støtte alt andet, der lever i eller uden for havet? Detaljer omkring dette svar er netop, hvad Sarmiento håber at lære.
Robert Frouin, en forskningsmeteorolog ved Scripps Institution of Oceanography i La Jolla, Californien, sagde at forstå den proces, hvormed fytoplankton opnår havets næringsstoffer, er vigtig for at forstå forbindelsen mellem havet og det globale klima.
“Marine biogeokemiske processer reagerer både på og påvirker klimaet,” sagde Frouin. “En ændring i planteplankton overflod og arter kan skyldes ændringer i de fysiske processer, der styrer tilførslen af næringsstoffer og sollys tilgængelighed.”
iltforsyning
fytoplankton har brug for to ting til fotosyntese og dermed deres overlevelse: energi fra solen og næringsstoffer fra vandet. Fytoplankton absorberer begge på tværs af deres cellevægge.
i processen med fotosyntese frigiver fytoplankton ilt i vandet. Halvdelen af verdens ilt produceres via fytoplankton fotosyntese. Den anden halvdel produceres via fotosyntese på land af træer, buske, græs og andre planter.
når grønne planter dør og falder til jorden eller synker til havbunden, begraves en lille brøkdel af deres organiske kulstof. Det forbliver der i millioner af år efter at have taget form af stoffer som olie, kul og skifer.
“det ilt, der blev frigivet til atmosfæren, da dette nedgravede kulstof blev fotosyntetiseret for hundreder af millioner af år siden, er grunden til, at vi har så meget ilt i atmosfæren i dag,” sagde Sarmiento.
i dag opretholder fytoplankton og terrestriske grønne planter en stabil balance i mængden af jordens atmosfæriske ilt, som udgør omkring 20 procent af blandingen af gasser, ifølge Frouin.
en moden skov optager for eksempel kulsyre fra atmosfæren under fotosyntese og omdanner den til ilt for at understøtte ny vækst. Men den samme skov afgiver sammenlignelige niveauer af kulsyre, når gamle træer dør.
“i gennemsnit har denne modne skov ingen nettostrøm af kulsyre eller ilt til eller fra atmosfæren, medmindre vi skærer det hele ned til skovhugst,” sagde Sarmiento. “Havet fungerer på samme måde. Det meste af fotosyntesen modvirkes af en lige og modsat mængde respiration.”
Carbon Sink
skovene og oceanerne tager ikke mere kulsyre eller slipper mere ilt. Men menneskelige aktiviteter som at brænde olie og kul for at køre vores biler og varme vores hjem Øger mængden af kulstof, der frigives i atmosfæren.
de fleste af verdens forskere er enige om, at disse stigende koncentrationer af kulsyre i atmosfæren får Jorden til at varme op. Mange forskere mener, at dette fænomen kan føre til potentielt katastrofale konsekvenser.
nogle forskere hævder, at berigelse af oceanerne med jern ville stimulere fytoplanktonvækst, hvilket igen ville fange overskydende kulstof fra Jordens atmosfære. Men mange hav-og atmosfæriske forskere diskuterer, om dette virkelig ville give en hurtig løsning på problemet med global opvarmning.
forskning fra Frouin og hans Scripps Institution of Oceanography kollega Sam Iacobellis antyder, at en stigning i fytoplankton faktisk kan få jorden til at vokse varmere på grund af øget solabsorption.
“vores simuleringer viser, at ved at øge fytoplanktonforekomsten i det øvre oceaniske lag øges havoverfladetemperaturen såvel som lufttemperaturen,” sagde Frouin.
som Sarmiento bemærker, får fytoplankton det meste af sin kulsyre fra oceanerne, ikke atmosfæren.
“stort set alt det kulsyre, der optages af fytoplankton, kommer fra dybt nede i havet, ligesom næringsstoffer, hvor bakterier og andre organismer har produceret det ved at respirere det organiske stof, der sank fra overfladen,” sagde Sarmiento.