Kliimamuutused põhjustavad olulisi muutusi ookeanide fütoplanktoni olekus ja uus MIT-uuring on näidanud, et need muutused mõjutavad järgmistel aastakümnetel suuresti ookeani värvi, intensiivistades selle sinist ja rohelist ala. Satelliidid peaksid need värvimuutused tuvastama ja andma varajase hoiaku mere ökosüsteemide laialt levinud muutustest.
Ajakirjas Nature Communications väidavad teadlased, et nad on välja töötanud globaalse mudeli, mis jäljendab erinevat tüüpi fütoplanktoni ehk vetikate kasvu ja interaktsiooni ning seda, kuidas liikide segu erinevates kohtades muutub, kui temperatuur tõuseb kogu maailmas. Teadlased modelleerisid ka seda, kuidas fütoplankton neelab ja peegeldab valgust ning kuidas muutub ookeani värv, kui globaalne soojenemine mõjutab fütoplanktoni koosluste koostist.
Teadlased katsetasid oma mudelit 21. sajandi lõpuni käitudes ja leidsid, et aastaks 2100 muudab kliimamuutuste tõttu rohkem kui 50% maailma ookeanidest värvi.
Uuring näitab, et sellised sinised alad nagu subtroopikad muutuvad veelgi sinakamaks, kuna neis vetes on fütoplanktonit - ja elu üldiselt - vähem kui praeguse olukorraga võrrelda. Mõned tänapäeval rohelisemad piirkonnad, näiteks pooluste lähedal asuvad piirkonnad, võivad muutuda veelgi rohelisemaks, kuna kõrgemad temperatuurid põhjustavad mitmesuguste fütoplanktonite vohamist.
"Selle mudeli puhul eeldatakse, et neid muutusi pole palja silmaga kerge märgata ning ookean näeb endiselt välja selline, nagu tal oleks subtroopilised sinised alad ja ekvaatori ning pooluste lähedal rohelised alad," ütleb teadusosakonna juhtiv autor Stephanie Datkiewicz. Massachusettsi tehnoloogiainstituudi maa, atmosfäär ja planeet. “See põhiskeem jääb samaks. Kuid sügavuse muutused on piisavalt olulised, et mõjutada fütoplanktoni ülejäänud toiduahelat."
Ookeanide värvus sõltub klorofülli kogusest
Ookeani värvus sõltub sellest, kuidas päikesevalgus interakteerub vees olevaga. Ainult veemolekulid neelavad peaaegu kogu päikesevalgust, välja arvatud spektri sinine osa - see peegeldub. Järelikult paistavad avatud ookeani suhteliselt viljatud alad kosmosest sügavsiniselt sinised. Kui ookeanis leidub mingeid organisme, võivad nad absorbeerida ja peegeldada erineva pikkusega valguslaineid, sõltuvalt nende individuaalsetest omadustest.
Reklaamvideo:
Fütoplankton sisaldab näiteks klorofülli - pigmenti, mis neelab enamasti päikesevalguse siniseid osi, tekitades fotosünteesiks süsinikku, ja vähemal määral rohelisi osi. Selle tulemusel peegeldub ookeanist rohkem rohelist valgust, mis annab vetikarikkatele aladele roheka varjundi.
Alates 1990ndate lõpust on satelliidid pidevalt mõõtnud ookeani värvi. Teadlased kasutasid neid mõõtmisi klorofülli ja sellest tulenevalt fütoplanktoni koguse saamiseks ookeani konkreetses piirkonnas. Kuid Datkevitši sõnul ei kajasta klorofüll tingimata tundlikku signaali kliimamuutustest. Klorofülli olulisi kõikumisi võib põhjustada globaalne soojenemine, aga ka looduslike ilmastikunähtuste tõttu klorofülli normaalsed perioodilised hüpped.
"El Niño või La Niña sündmus põhjustab klorofülli väga suuri muutusi, kuna see muudab süsteemi sisenevate toitainete kogust," ütleb Datkevich. "Nende suurte loomulike muutustega, mis toimuvad iga paari aasta tagant, on raske klorofülli vaadates aru saada, kas kliimamuutused muutuvad."
Ookeani valguse simulatsioon
Saadud klorofülli hinnangute vaatamise asemel tekkis meeskonnal küsimus, kas kliimamuutuste mõjust fütoplanktonile on olemas selge signaal, kui vaadata ainult peegeldunud valguse satelliidimõõtmisi.
Meeskond on täpsustanud arvutimudeli, mida ta on varem kasutanud fütoplanktoni muutuste ennustamiseks koos temperatuuri tõusuga ja ookeani hapestumisega. See mudel võtab teavet fütoplanktoni kohta, näiteks selle toidu tarbimise ja kasvu kohta, ning ühendab selle teabe füüsilises mudelis, mis näitab ookeani hoovusi ja segunemist.
Seekord on teadlased aga mudelisse lisanud uue elemendi, mida pole lisatud teistes ookeanide modelleerimise meetodites: võime hinnata konkreetseid valguse lainepikkusi, mida neelab ja mida peegeldab ookean, sõltuvalt organismide arvust ja tüübist konkreetses piirkonnas.
"Päikesevalgus tabab ookeani ja kõik ookeanis neelab ta nagu klorofüll," räägib Datkevitš. “Muud asjad võtavad selle endasse või hajutavad selle. Seega on keeruline kindlaks teha, kuidas valgus ookeanilt peegeldub ja sellele värvi anda.
Selgus, et teadlaste mudelit saab kasutada ookeani värvi ennustamiseks, kui tulevikus muutuvad keskkonnatingimused. Ja kõige parem on see, et seda saab kasutada laboris.
Signaal sinakasrohelistes toonides
Kui teadlased lisasid mudelile globaalsed temperatuurid ja tõstsid neid 2100. aastaks 3 kraadi võrra - enamik teadlasi ennustab, kui kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamiseks ei võeta midagi ette, leidsid nad, et spektri sinises ja rohelises osas reageerisid valguse lainepikkused kõige kiiremini. …
Veelgi enam, see sinakasroheline lainekuju näitab väga selget signaali või nihet, mis on seotud kliimamuutustega: nihe toimub varem kui arvati, kui teadlased vaatasid klorofülli.
"Klorofüll muutub, kuid uskumatu loodusliku varieeruvuse tõttu ei näe te seda," ütleb Datkevitš. “Mõnel neist lainealadest võite aga satelliitidele saadetud signaalis näha olulist kliimamuutust. Niisiis peaksime otsima satelliidimõõtmiste muutuste tegelikku signaali.”
Teadlaste mudeli kohaselt muudavad kliimamuutused juba fütoplanktoni koostist ja seega ka ookeanide värvi. Sajandi lõpuks muutub meie sinine planeet dramaatiliselt.
„21. sajandi lõpuks on 50% ookeanide värvus märgatavalt muutunud. Muutus on päris suur. Erinevad fütoplanktoni tüübid neelavad valgust erineval viisil ja kui kliimamuutused tõrjuvad ühe fütoplanktoni kogukonna teisele, muudab see ka toiduvõrkude tüüpe, mida nad saavad toetada.”
Ilja Khel
