ryby, wieloryby, delfiny, kraby, ptaki morskie i prawie wszystko inne, co sprawia, że życie w oceanach lub poza nimi zawdzięcza swoje istnienie fitoplanktonowi, jednokomórkowym roślinom żyjącym na powierzchni oceanu.
fitoplankton jest podstawą tego, co naukowcy nazywają oceaniczną produktywnością biologiczną, zdolnością zbiornika wodnego do podtrzymywania życia, takiego jak rośliny, ryby i dzikie zwierzęta.
„miarą produktywności jest ilość netto dwutlenku węgla pobierana przez fitoplankton”, powiedział Jorge Sarmiento, profesor nauk o atmosferze i oceanach na Uniwersytecie Princeton w New Jersey.
jednokomórkowe rośliny wykorzystują energię słoneczną do przekształcania dwutlenku węgla i składników odżywczych w złożone związki organiczne, które tworzą nowy materiał roślinny. Ten proces, znany jako fotosynteza, jest jak fitoplankton rosną.
roślinożerne stworzenia morskie jedzą fitoplankton. Mięsożercy z kolei jedzą zwierzęta roślinożerne, i tak dalej w łańcuchu pokarmowym do największych drapieżników, takich jak wieloryby i rekiny.
ale w jaki sposób ocean dostarcza składników odżywczych, których fitoplankton potrzebuje, aby przetrwać i wspierać Wszystko inne, co żyje w oceanie lub poza nim? Szczegóły dotyczące tej odpowiedzi są dokładnie tym, czego Sarmiento chce się nauczyć.
Robert Frouin, meteorolog badawczy z Scripps Institution of Oceanography w La Jolla w Kalifornii, powiedział, że zrozumienie procesu, w którym fitoplankton uzyskuje składniki odżywcze oceanu, jest ważne dla zrozumienia związku między oceanem a globalnym klimatem.
„Morskie procesy biogeochemiczne reagują na klimat i wpływają na niego”, powiedział Frouin. „Zmiana liczebności fitoplanktonu i gatunków może wynikać ze zmian w procesach fizycznych kontrolujących dostarczanie składników odżywczych i dostępność światła słonecznego.”
Zaopatrzenie w tlen
fitoplankton potrzebuje dwóch rzeczy do fotosyntezy, a tym samym ich przetrwania: energii ze słońca i składników odżywczych z wody. Fitoplankton wchłania się przez ich ściany komórkowe.
w procesie fotosyntezy fitoplankton uwalnia tlen do wody. Połowa tlenu na świecie jest wytwarzana w procesie fotosyntezy fitoplanktonu. Druga połowa jest wytwarzana w drodze fotosyntezy na lądzie przez drzewa, krzewy, trawy i inne rośliny.
gdy zielone rośliny umierają i spadają na ziemię lub opadają na dno oceanu, niewielka część ich węgla organicznego jest zakopywana. Pozostaje tam przez miliony lat po przyjęciu postaci takich substancji jak ropa naftowa,węgiel i łupki.
„tlen uwolniony do atmosfery, gdy ten zakopany węgiel został fotosyntetyzowany setki milionów lat temu, jest powodem, dla którego mamy tak dużo tlenu w atmosferze dzisiaj”, powiedział Sarmiento.
dzisiaj fitoplankton i ziemskie rośliny zielone utrzymują stałą równowagę w ilości ziemskiego tlenu atmosferycznego, który stanowi około 20 procent mieszanki gazów, według Frouina.
dojrzały las, na przykład, pobiera dwutlenek węgla z atmosfery podczas fotosyntezy i przekształca go w tlen, aby wspierać nowy wzrost. Ale ten sam las wydziela porównywalny poziom dwutlenku węgla, gdy stare drzewa umierają.
„średnio ten dojrzały las nie ma strumienia netto dwutlenku węgla lub tlenu do lub z atmosfery, chyba że wyciniemy to wszystko do wyrębu” – powiedział Sarmiento. „Ocean działa w ten sam sposób. Większość fotosyntezy jest równoważona przez równą i przeciwną ilość oddychania.”
Pochłaniacz dwutlenku węgla
lasy i oceany nie przyjmują więcej dwutlenku węgla ani nie wypuszczają więcej tlenu. Ale ludzkie działania, takie jak spalanie ropy naftowej i węgla, aby napędzać nasze samochody i ogrzewać nasze domy, zwiększają ilość dwutlenku węgla uwalnianego do atmosfery.
większość naukowców na świecie zgadza się, że te rosnące stężenia dwutlenku węgla w atmosferze powodują, że ziemia się ogrzewa. Wielu badaczy uważa, że zjawisko to może prowadzić do potencjalnie katastrofalnych konsekwencji.
niektórzy badacze twierdzą, że wzbogacenie oceanów w żelazo stymuluje wzrost fitoplanktonu, który z kolei wychwytuje nadmiar węgla z ziemskiej atmosfery. Ale wielu naukowców oceanicznych i atmosferycznych dyskutuje, czy rzeczywiście zapewniłoby to szybkie rozwiązanie problemu globalnego ocieplenia.
badania Frouina i jego kolegi z Scripps Institution of Oceanography, sama Iacobellisa sugerują, że wzrost fitoplanktonu może faktycznie spowodować ocieplenie Ziemi z powodu zwiększonej absorpcji słońca.
„nasze symulacje pokazują, że poprzez zwiększenie obfitości fitoplanktonu w górnej warstwie oceanicznej wzrasta temperatura powierzchni morza, a także Temperatura powietrza”, powiedział Frouin.
jak zauważa Sarmiento, fitoplankton pozyskuje większość dwutlenku węgla z oceanów, a nie z atmosfery.
„prawie cały dwutlenek węgla pobierany przez fitoplankton pochodzi z głębi oceanu, podobnie jak składniki odżywcze, gdzie bakterie i inne organizmy wytworzyły go poprzez oddychanie materii organicznej, która zatonęła z powierzchni”, powiedział Sarmiento.