Одна из самых захватывающих вещей на планете Земля - это то, как жизнь формирует землю, а Земля формирует жизнь. Нам нужно только оглянуться назад на великое событие оксигенации (GOE) 2,4 миллиарда лет назад, чтобы увидеть, как формы жизни сформировали Землю. В этом случае фитопланктоны, называемые цианобактериями, накачивают атмосферу кислородом, уничтожая большую часть жизни на Земле и прокладывая путь для развития многоклеточной жизни.
Ранняя Земля удовлетворяла начальным условиям для появления жизни, и теперь формы жизни формируют атмосферу, ландшафт и океаны многими различными способами.
В основе многих из этих изменений лежит фитопланктон.
Фитопланктон состоит из микроскопических форм жизни, которые живут как в соленой, так и в пресной воде. Они являются основными производителями, что означает, что они находятся в основе пищевой цепочки. Они автотрофны, что означает, что организмы, которые составляют фитопланктон, делают свою собственную пищу. Они производят свои собственные органические соединения, такие как углеводы, белки и жиры, из простых веществ в атмосфере, таких как углекислый газ (CO2), и все это управляется Солнцем. Они также принимают питательные вещества из окружающей их воды.
Теперь новое исследование от инициатора изменения климата Европейского космического агентства рассматривает глобальный фитопланктон в течение 20-летнего периода времени. Пресс-релиз ЕКА, анонсирующий исследование, называет фитопланктон “углеродным насосом планеты".”
Что это значит?
Перекачка углерода, также называемая биологической перекачкой, представляет собой преобразование углерода из атмосферы в органический углерод. Этот органический углерод затем тонет в глубоком океане и разлагается. В результате в океане содержится углерод, а не атмосфера. Часть этого углерода попадает в осадочные породы и может быть изолирована от атмосферы на миллионы лет. Углеродная откачка помогает регулировать атмосферу, и без нее атмосфера будет содержать примерно на 200 ppm больше углерода, чем сейчас.
Это наглядный пример того, как жизнь формирует землю: что было бы, если бы наша атмосфера не была 407 ppm CO 2 (2018), но была более 600 ppm?
Фитопланктон играет еще одну важную роль: вырабатывает кислород. Ученые говорят, что они производят от 50% до 85% кислорода в мире. Точно сказать трудно, потому что популяция фитопланктона меняется с течением времени года.
Новая статья называется "первичное производство, индекс изменения климата в океане: спутниковые оценки за два десятилетия". Ведущий автор-Джемма Калк, физиолог фитопланктона из Плимутской морской лаборатории в Великобритании. Статья опубликована в журнале Remote Sensing .
Поскольку фитопланктон является основным производителем в основе пищевой цепи, колебания численности его популяции имеют далеко идущие последствия для Земли. Изменения могут повлиять не только на концентрацию CO2 в атмосфере, но и на такие вещи, как биоразнообразие и популяции рыб.
"Все понимают, почему тропические леса и деревья важны – они являются легкими Земли, забирающими углекислый газ из атмосферы”, - говорит Калк. "Но упускается из виду, что и океаны имеют важное значение – каждый второй вдох, который вы делаете, исходит из океанов.”
С ростом влияния климатических изменений в нашем мире состояние фитопланктона привлекает все большее внимание ученых. Они хотят знать, как фитопланктон будет реагировать на потепление океана на поверхности, где живут фитопланктоны. Спутниковые данные - это важнейший элемент их понимания.
Фитопланктон и его воздействие сильно варьируют в зависимости от географического положения, сезонных и межгодовых изменений. Но в целом, двухдекадное исследование показало, что первичное производство варьировалось примерно от 38 до 42 гигатонн углерода в год. В исследовании также были отмечены некоторые региональные различия. Первичное производство больше в прибрежных районах по сравнению с открытым океаном.
В своей работе авторы пишут “первичная продукция фитопланктона обусловлена физико-химическими условиями в толще воды, в том числе температурой, освещенностью и микро - и макроэлементами. На эти факторы оказывают влияние сезонные, межгодовые и многодекадные колебания океанических и атмосферных процессов”.
В качестве примера группа указала на полярные регионы. “Например, на первичную продукцию фитопланктона в полярных регионах сильное влияние оказывают сезонные закономерности солнечной радиации и формирование поверхностных смешанных слоев вследствие таяния льдов весной и летом”.
Исследование также показало, что активность фитопланктона изменилась в ответ на такие явления, как Эль-Ниньо, колебания в Северной Атлантике и диполь в Индийском океане. Этими тремя явлениями являются изменения температуры океана в случаях Эль-Ниньо и диполя Индийского океана и атмосферное давление в североатлантическом колебании.
Долгосрочные исследования, подобные этому, могут служить двум целям. Они могут показать, как фитопланктон реагирует на изменения климата, и они также могут сигнализировать о сдвигах.
Шубха Сатиендранат из Плимутской морской лаборатории, а также научный руководитель Инициативы по изменению цвета океана. Сатиендранат является соавтором исследования, и говорит: "Хотя записи данных охватывают 20 лет, важно подождать не менее 30 лет, чтобы иметь возможность идентифицировать любую четкую климатическую тенденцию с достаточной уверенностью".
"Крайне важно, чтобы набор данных о цвете океана в рамках Инициативы по изменению климата был расширен и поддерживался на регулярной основе, с тем чтобы у нас была эмпирическая запись реакции океанической биоты на изменения климата”, - продолжил Сатиендранат. "Исходя из этого, мы можем разработать надежные модели, и сможем точно предсказывать изменения, чтобы адаптироваться к последствиям меняющегося мира.”
Изучение влияния фитопланктона не является простым делом, и дистанционное зондирование со спутников не может сделать это в одиночку. Он также требует измерений на месте. Отчасти это связано с тем, что дистанционное зондирование должно приписывать скорость фотосинтетической активности цветам, которые оно видит в океане, где фитопланктон активен. Спутниковые измерения не могут легко различить активность фотосинтеза и освещенность. В исследовании используется так называемая кривая фотосинтеза в зависимости от освещенности (P-I).
В этом исследовании авторы использовали 83 различных провинции океана, или морских провинций, а также опирались на измерения фитопланктона на месте из других исследований.
Это исследование важно не только потому, что оно охватывает два десятилетия. Оно также исключительно тщательно и использует технологию, которая не была доступна в прошлом.
В заключении своей статьи авторы пишут: "Впервые наблюдения с высоким качеством, мультисенсорные, с поправкой на смещение, с учетом цвета океана, продолжительностью более двух десятилетий, были объединены с увеличением пространственного и временного охвата наблюдений in situ фотосинтетических параметров фитопланктона, чтобы вычислить величину и изменчивость первичной продукции в глобальном масштабе".
Но даже с этим впечатляющим исследованием авторы - как ученые - говорят, что данные за два десятилетия не могут рассказать нам об изменении климата. "Изменчивость глобального годового первичного производства может быть связана с межгодовыми и многодекадными колебаниями, так что нынешняя запись наблюдений за цветом океана не имеет достаточной длины для обнаружения тенденций, связанных с изменением климата".
Авторы также указывают на слабость этих данных. "Однако по-прежнему сохраняется необходимость в улучшении охвата Р-I данными в обширных районах глобального океана. В частности, крупные районы Тихого и Индийского океанов остаются слабо изученными”.
Читайте также: Когда Марс потерял свое глобальное магнитное поле?
Ставь лайк! Подписывайся! Делись статьей с друзьями!
