fisk, valar, delfiner, krabbor, sjöfåglar och nästan allt annat som lever i eller utanför oceanerna är skyldiga deras existens till fytoplankton, encelliga växter som lever vid havsytan.
fytoplankton ligger till grund för vad forskare kallar oceanisk biologisk produktivitet, en vattenkropps förmåga att stödja liv som växter, fiskar och vilda djur.
”ett mått på produktivitet är nettomängden koldioxid som tas upp av fytoplankton”, säger Jorge Sarmiento, professor i atmosfärs-och havsvetenskap vid Princeton University i New Jersey.
de encelliga växterna använder energi från solen för att omvandla koldioxid och näringsämnen till komplexa organiska föreningar, som bildar nytt växtmaterial. Denna process, känd som fotosyntes, är hur fytoplankton växer.
växtätande marina varelser äter fytoplankton. Köttätare äter i sin tur växtätarna och så vidare upp i livsmedelskedjan till de bästa rovdjurna som späckhuggare och hajar.
men hur levererar havet de näringsämnen som fytoplankton behöver för att överleva och för att stödja allt annat som lever i eller utanför havet? Detaljer kring det svaret är precis vad Sarmiento hoppas lära sig.
Robert Frouin, en forskningsmeteorolog med Scripps Institution of Oceanography i La Jolla, Kalifornien, sade att förstå processen genom vilken fytoplankton får näringsämnen i havet är viktigt för att förstå sambandet mellan havet och det globala klimatet.
”Marina biogeokemiska processer svarar både på och påverkar klimatet,” sade Frouin. ”En förändring i fytoplankton överflöd och arter kan bero på förändringar i de fysiska processer som styr tillgången på näringsämnen och solljus tillgänglighet.”
syreförsörjning
fytoplankton behöver två saker för fotosyntes och därmed deras överlevnad: energi från solen och näringsämnen från vattnet. Fytoplankton absorberar båda över sina cellväggar.
i processen med fotosyntes släpper fytoplankton syre i vattnet. Hälften av världens syre produceras via fytoplankton fotosyntes. Den andra hälften produceras via fotosyntes på land av träd, buskar, gräs och andra växter.
när gröna växter dör och faller till marken eller sjunker till havsbotten, begravs en liten del av deras organiska kol. Det förblir där i miljontals år efter att ha tagit form av ämnen som olja, kol och skiffer.
”syret som släpptes ut i atmosfären när detta begravda kol fotosyntetiserades för hundratals miljoner år sedan är därför vi har så mycket syre i atmosfären idag”, sa Sarmiento.
idag upprätthåller fytoplankton och markgröna växter en stadig balans i mängden av jordens atmosfäriska syre, som omfattar cirka 20 procent av blandningen av gaser, enligt Frouin.
en mogen Skog tar till exempel in koldioxid från atmosfären under fotosyntesen och omvandlar den till syre för att stödja ny tillväxt. Men samma skog avger jämförbara nivåer av koldioxid när gamla träd dör.
”i genomsnitt har denna mogna skog inget nettoflöde av koldioxid eller syre till eller från atmosfären, såvida vi inte skär ner allt för avverkning”, sa Sarmiento. ”Havet fungerar på samma sätt. Det mesta av fotosyntesen motverkas av en lika och motsatt mängd andning.”
kolsänka
skogarna och oceanerna tar inte in mer koldioxid eller släpper ut mer syre. Men mänskliga aktiviteter som att bränna olja och kol för att köra våra bilar och värma våra hem Ökar mängden koldioxid som släpps ut i atmosfären.
de flesta av världens forskare är överens om att dessa ökande koncentrationer av koldioxid i atmosfären får jorden att värma. Många forskare tror att detta fenomen kan leda till potentiellt katastrofala konsekvenser.
vissa forskare hävdar att berikning av oceanerna med järn skulle stimulera fytoplanktontillväxt, vilket i sin tur skulle fånga överskott av kol från jordens atmosfär. Men många hav och atmosfäriska forskare debatterar om detta verkligen skulle ge en snabb lösning på problemet med global uppvärmning.
forskning av Frouin och hans Scripps Institution of Oceanography kollega Sam Iacobellis föreslår att en ökning av fytoplankton faktiskt kan få jorden att bli varmare på grund av ökad solabsorption.
” våra simuleringar visar att genom att öka fytoplanktonöverflöd i det övre oceaniska skiktet ökar havsytemperaturen, liksom lufttemperaturen,” sade Frouin.
som Sarmiento noterar får fytoplankton det mesta av sin koldioxid från oceanerna, inte atmosfären.
”nästan all koldioxid som tas upp av fytoplankton kommer från djupt ner i havet, precis som näringsämnen, där bakterier och andra organismer har producerat det genom att andas det organiska materialet som sjönk från ytan”, sa Sarmiento.