co to jest Upwelling przybrzeżny i dlaczego jest ważny?

Autor: Jenna Quan

wyobraź sobie: wchodząc przez drzwi do Wielkiej Sali Laboratorium morskiego Bodega, natychmiast witasz się spektakularnym widokiem na ocean przez szklane drzwi na końcu korytarza. Podchodzisz, by zobaczyć fale uderzające w skaliste urwiska w rezerwacie, otwierasz drzwi i … Silny podmuch wiatru natychmiast wpada, aby cię powitać. Te silne wiatry wiosną są jedną z najbardziej charakterystycznych cech Zatoki Bodega i reszty wybrzeża północnej Kalifornii – są również głównym motorem zjawiska znanego jako upwelling przybrzeżny.

upwelling przybrzeżny jest procesem, w którym silne wiatry zdmuchują wybrzeża kontynentów i, w połączeniu z obrotem Ziemi, powodują wypychanie wód powierzchniowych na brzeg. Woda z głębin oceanicznych jest następnie wciągana – lub wypompowywana – na powierzchnię, aby zająć swoje miejsce. Wybrzeże jest ściśle związane z klimatem i gospodarką Kalifornii; jest przyczyną mglistej pogody w regionie, solidnych połowów, a nawet smacznego wina!

intensywność upwellingu wzdłuż zachodniego wybrzeża Ameryki Północnej jest zmienna ze względu na różnice w warunkach środowiskowych i oceanograficznych, a północna Kalifornia jest domem dla najbardziej intensywnego upwellingu. Prąd Kalifornijski, otaczający Zatokę Bodega, jest jednym z czterech głównych ekosystemów napędzanych przez upwelling na świecie-ciekawe i wyjątkowe możliwości badawcze stworzone przez tę cechę regionu są jedną z rzeczy, które uczyniły Bodega Marine Laboratory magnesem dla naukowców od ponad 50 lat.

dlaczego upwelling jest ważny?

więc woda powierzchniowa jest wypychana na brzeg i zastępowana wodą dolną-dlaczego to ma znaczenie? Chociaż na początku może się wydawać, że cała woda morska jest taka sama, woda z głębin różni się znacznie pod względem temperatury, zawartości składników odżywczych i składu chemicznego niż woda powierzchniowa. Woda denna wydaje się być chłodniejsza z powodu braku światła słonecznego, bardziej bogata w składniki odżywcze z powodu rozkładu osiadającej materii organicznej, a także bardziej kwaśna i mniej natleniona. Kiedy woda ta zostaje wyciągnięta na powierzchnię i wystawiona na działanie promieni słonecznych, zawarte w niej składniki odżywcze pomagają napędzać ekosystem napędzany wysoką produkcją pierwotną.

ten wzrost liczebności organizmów na najniższym poziomie sieci żywności morskiej pozwala konsumentom wyżej w sieci żywnościowej na uzyskanie żywności i energii, których potrzebują do rozwoju. Jest to powodem dużych populacji ssaków morskich i ptaków morskich, a także obfitego rybołówstwa w tym regionie. W rzeczywistości wpływ, jaki produkcja pierwotna wywiera na pozostałą część Wspólnoty, wykazuje się najwidoczniej w latach, kiedy wzrost ilości wody następuje w niskim tempie i powoduje wzrost śmiertelności ptaków morskich i innych głównych konsumentów z powodu braku żywności w ekosystemie.

zmiany klimatu & Upwelling Ecosystems

w laboratorium morskim Bodega prowadzone są badania mające na celu określenie wpływu zmian klimatu na ekosystemy morskie, w szczególności w odniesieniu do głównych zagrożeń w postaci podwyższonej temperatury wody i zakwaszenia oceanów. Zakwaszenie oceanów odnosi się do procesu, w którym atmosferyczny dwutlenek węgla rozpuszcza się w oceanie, powodując wzrost kwasowości Oceanu. Ta zmiana w chemii wody morskiej ma wiele szkodliwych skutków dla życia morskiego, takich jak obniżenie jakości twardych skorupek organizmów, zmiana zdolności jednostek do komunikowania się ze sobą i reagowania na sygnały drapieżników, i więcej, które naukowcy aktywnie badają.

przypomnij sobie z góry, że jedną z cech wody nawadnianej jest to, że jest ona bardziej kwaśna niż woda powierzchniowa, którą zastępuje. Dlatego populacje organizmów, które wyewoluowały w ekosystemach, które doświadczają stałego upwellingu, takich jak Bodega Bay, były historycznie narażone na wody, które są bardziej kwaśne niż populacje w ekosystemach, w których upwelling jest słaby lub nieobecny. Nasuwa się zatem pytanie, czy populacje z regionów o silniejszym upwellingu wyewoluowały różnice w tolerancji na kwasowość, a jeśli tak, czy populacje z tych regionów będą mniej lub bardziej skuteczne w obliczu zakwaszenia oceanów?

obecnie prowadzone są badania, aby odpowiedzieć na te pytania przez Dr. Dan Swezey, współpracownik Bodega Ocean Acidification Research Group. Jego praca badająca populacje czerwonych abalonów wykazała, że czerwone abalony z silnych populacji upwellingu (Północna Kalifornia) są bardziej tolerancyjne na kwaśne wody niż te ze słabszych populacji upwellingu (Południowa Kalifornia), ważne odkrycie, które może pomóc przemysłowi akwakultury abalone zaopatrzyć te obiekty hodowli abalonów w innych miejscach o bardziej odpornych dorosłych hodowlach.

naukowcy z UC Davis kontynuują badania mające na celu lepsze zrozumienie przyczyn i skutków upwellingu przybrzeżnego:

Robotic Larvae

wiele gatunków przybrzeżnych, zarówno kręgowców, takich jak ryby, jak i bezkręgowców, takich jak kraby, rozpoczyna życie od wylęgu z jaja i przechodzenia przez stadium larwalne, w którym są bardzo małe i podatne na transport z odpowiednich siedlisk za pomocą ruchów wody. Laboratorium Morgan skupiło się na zrozumieniu, w jaki sposób ruch wód powierzchniowych z powodu upwellingu przybrzeżnego wpływa na wzorce rozmieszczenia larw różnych gatunków przybrzeżnych. Odległość, jaką larwy rozchodzą się od swoich populacji macierzystych, jest specyficzna dla gatunku i może być śledzona poprzez wdrożenie nowych robotycznych larw, które symulują pionowe wzorce pływania organizmów i służą jako eksperymentalny test polowy, w jaki sposób larwy mogą regulować, jak daleko są transportowane.

Shell Forensics

Absolwentka Veronica Vriesman w Ocean Climate Lab połączyła techniki badań biologicznych i geologicznych w celu zbadania wpływu upwellingu przybrzeżnego na wzrost muszli małża. Małże są „inżynierami ekosystemu”, którzy tworzą przestrzeń siedliskową dla wielu innych gatunków, aby rozwijać się na wybrzeżu; dlatego wpływ, jaki zdarzenia upwelling mają na zdrowie małży, może wskazywać na to, w jaki sposób cała społeczność jest pod wpływem zdarzeń upwelling. Veronica porównuje wzorce w strukturze muszli małży w ciągu ostatnich kilku dekad, aby zrozumieć wpływ upwellingu na to, jak adaptacyjne są małże do zmieniającego się środowiska.

poprzednie & bieżący Monitoring

poprzednie projekty, takie jak projekt NSF WEST prowadzony przez Dr. John Largier, wykorzystał fizyczne i biologiczne pobieranie próbek & modelowanie, aby poczynić postępy w zrozumieniu podstawowej natury mechanizmów upwellingu. Te wcześniejsze projekty dostarczyły kluczowych informacji, takich jak wpływ zbyt dużego wiatru, przerwanego wiatru i innych czynników na proces upwellingu. Teraz BML jest domem dla Bodega Ocean Observing Node (BOON), który stale monitoruje warunki przybrzeżne związane z upwellingiem, takie jak temperatura wody morskiej, zasolenie, rozpuszczony tlen, chlorofil fitoplanktonu, prędkość i kierunek wiatru, prądy morskie i fale i wiele innych. Dane te są bardzo ważne, ponieważ pozwalają badaczom śledzić upwelling w czasie i badać, jak te warunki przybrzeżne wpływają na organizmy i społeczności jako całość na wybrzeżu Północnej Kalifornii.

współpracujący naukowcy:

Dziękujemy badaczom z Bodega Marine Laboratory, którzy podzielili się swoją wiedzą i doświadczeniem, aby ten artykuł był możliwy.

poznaj autora: Jenna Quan

Jenna Quan jest studentką czwartego roku studiów magisterskich na kierunku ewolucja, ekologia i bioróżnorodność oraz na kierunku Edukacja. Pasjonuje się ekologią i biologią, szczególnie w systemach morskich. Po ukończeniu studiów ma nadzieję na zdobycie tytułu doktora w dziedzinie ekologii i kontynuowanie nauki w środowisku akademickim. Kiedy Jenna nie pracuje nad projektami badawczymi w BML lub w laboratorium genetycznym, jest współkapitanem zespołu tanecznego UC Davis i pracuje nad swoimi projektami dziewiarskimi!