Klimato pokyčiai sukelia reikšmingus fitoplanktono vandenynų būsenos pokyčius, o naujas MIT tyrimas parodė, kad šie pokyčiai artimiausiais dešimtmečiais turės didelę įtaką vandenyno spalvai, suaktyvinsiantį jos mėlynąją ir žaliąją zonas. Palydovai turėtų aptikti šiuos atspalvio pokyčius ir iš anksto įspėti apie plačiai paplitusius jūrų ekosistemų pokyčius.
Žurnale „Nature Communications“mokslininkai praneša, kad jie sukūrė globalų modelį, kuris imituoja skirtingų fitoplanktono rūšių ar dumblių augimą ir sąveiką bei tai, kaip rūšių mišinys skirtingose vietose pasikeis, kai visame pasaulyje pakils temperatūra. Tyrėjai taip pat modeliavo, kaip fitoplanktonas sugeria ir atspindi šviesą ir kaip keičiasi vandenyno spalva, kai globalinis atšilimas daro įtaką fitoplanktono bendruomenių sudėčiai.
- „Salik.biz“
Tyrėjai išbandė savo modelį, taikydami jį iki XXI amžiaus pabaigos ir nustatė, kad iki 2100 m. Daugiau kaip 50% pasaulio vandenynų pasikeis spalva dėl klimato pokyčių.
Tyrimas rodo, kad mėlynieji plotai, tokie kaip subtropikai, taps dar mėlynesni, nes šiuose vandenyse yra mažiau fitoplanktono ir apskritai gyvybės, palyginti su dabartine padėtimi. Kai kurie šiandien ekologiškesni regionai, pavyzdžiui, šalia polių, gali tapti dar žalsvesni, nes dėl aukštesnės temperatūros daugėja fitoplanktono.
„Šis modelis daro prielaidą, kad šiuos pokyčius nebus lengva pastebėti plika akimi, o vandenynas vis tiek atrodys taip, kaip subtropikų mėlynosios zonos ir žemesni plotai šalia pusiaujo ir polių“, - sako mokslo skyriaus vedėja Stephanie Datkiewicz. Masačusetso technologijos instituto žemė, atmosfera ir planeta. „Ši pagrindinė schema išliks ta pati. Tačiau gylio pokyčiai bus pakankamai reikšmingi, kad paveiktų likusią fitoplanktono maisto grandinę “.
Vandenynų spalva priklauso nuo chlorofilo kiekio
Vandenyno spalva priklauso nuo to, kaip saulės spinduliai sąveikauja su tuo, kas yra vandenyje. Tik vandens molekulės sugeria beveik visus saulės spindulius, išskyrus mėlynąją spektro dalį - ji atsispindi. Todėl santykinai nevaisingos atviro vandenyno sritys iš kosmoso atrodo giliai mėlynos. Jei vandenyne yra kokių nors organizmų, jie gali absorbuoti ir atspindėti skirtingo ilgio šviesos bangas, atsižvelgiant į individualias jų savybes.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pvz., Fitoplanktone yra chlorofilo - pigmento, kuris sugeria daugiausia mėlynąsias saulės spindulių dalis, gamindamas anglį fotosintezei, ir mažesniu mastu žaliąsias dalis. Dėl to vandenyne atsispindi daugiau žaliosios šviesos, todėl dumbliais turtingos teritorijos suteikia žalsvą atspalvį.
Nuo dešimtojo dešimtmečio pabaigos palydovai nuolat matavo vandenyno spalvą. Mokslininkai naudojo šiuos matavimus, kad gautų chlorofilo ir, be abejo, fitoplanktono kiekį konkrečioje vandenyno vietoje. Tačiau Datkevičius sako, kad chlorofilas nebūtinai atspindės jautrų klimato pokyčių signalą. Bet kokius reikšmingus chlorofilo svyravimus gali sukelti globalinis atšilimas, taip pat „natūralus kintamumas“, normalus periodiškas chlorofilo padidėjimas dėl natūralių su oru susijusių reiškinių.
„Dėl„ El Niño “arba„ La Niña “įvykių įvyks labai dideli chlorofilo pokyčiai, nes jie pakeis į sistemą patenkančių maistinių medžiagų kiekį“, - sako Datkevičius. "Su šiais dideliais natūraliais pokyčiais, kurie vyksta kas kelerius metus, sunku suprasti, ar klimato pokyčiai pasikeis vien pažvelgus į chlorofilą."
Vandenyno šviesos modeliavimas
Užuot pasižiūrėję į gautus chlorofilo įverčius, komanda pasidomėjo, ar yra aiškus signalas apie klimato pokyčių poveikį fitoplanktonui, žiūrint tik iš palydovo atspindimos šviesos matavimų.
Komanda patobulino kompiuterinį modelį, kurį anksčiau naudojo fitoplanktono pokyčiams prognozuoti kylant temperatūrai ir vandenyno rūgštėjimui. Šis modelis paima informaciją apie fitoplanktoną, pavyzdžiui, jo suvartojamą maistą ir kaip jis auga, ir įtraukia šią informaciją į fizinį modelį, kuris parodo vandenynų sroves ir jų maišymąsi.
Tačiau šį kartą mokslininkai į modelį įtraukė naują elementą, kuris nebuvo įtrauktas į kitus vandenynų modeliavimo metodus: galimybę įvertinti konkrečius šviesos bangų ilgius, kuriuos sugeria ir atspindi vandenynas, atsižvelgiant į organizmų skaičių ir tipą konkrečiame regione.
„Saulės šviesa pasiekia vandenyną, o vandenyne viskas sugeriama kaip chlorofilas“, - sako Datkevičius. „Kiti dalykai tai sugers arba išsklaidys. Taigi sunku nustatyti, kaip šviesa atspindės vandenyną ir suteiks jai spalvą.
Paaiškėjo, kad mokslininkų modelis gali būti naudojamas nuspėti vandenyno spalvą, kai ateityje pasikeis aplinkos sąlygos. O geriausia tai, kad jis gali būti naudojamas laboratorijoje.
Signalas mėlynai žaliais tonais
Kai mokslininkai modelį pridėjo prie pasaulinės temperatūros ir iki 2100 m. Ją pakėlė 3 laipsniais - dauguma mokslininkų prognozuoja, jei nebus imtasi veiksmų šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimui sumažinti - jie nustatė, kad šviesos bangos ilgiai mėlynoje ir žaliojoje spektro dalyse reagavo greičiausiai. …
Dar daugiau, ši mėlynai žalia bangos forma rodo labai aiškų signalą arba poslinkį, susijusį su klimato pokyčiais: poslinkis įvyksta anksčiau, nei buvo galima tikėtis, kai mokslininkai pažvelgė į chlorofilą.
„Chlorofilas keičiasi, bet jūs negalite jo pamatyti dėl neįtikėtino gamtos kintamumo“, - sako Datkevičius. „Tačiau kai kuriuose iš šių bangų dažnių signalų, siunčiamų į palydovus, galite pastebėti didelę klimato kaitą. Taigi čia turėtume ieškoti tikrojo palydovo matavimų pokyčių signalo. “
Pagal mokslininkų modelį, klimato pokyčiai jau keičia fitoplanktono sudėtį, taigi ir vandenynų spalvą. Iki amžiaus pabaigos mūsų mėlynoji planeta kardinaliai pasikeis.
„Iki XXI amžiaus pabaigos 50% vandenynų spalva pastebimai pasikeis. Pokytis bus gana didelis. Skirtingi fitoplanktono tipai sugeria šviesą skirtingais būdais ir, jei klimato pokyčiai išstumia vieną fitoplanktono bendruomenę į kitą, tai taip pat pakeis maisto tinklų rūšis, kuriuos jie gali palaikyti. “
Ilja Khel