Φυτοπλαγκτόν-ανελκυστήρας στη βαθιά θάλασσα

May 28, 2018 Ανακαλύφθηκε νέο φαινόμενο κάτω από τον θαλάσσιο πάγο της Αρκτικής

Μικροσκοπικές βελόνες από γύψο μπορούν να κάνουν τα φύκια τόσο βαριά που βυθίζονται βιαστικά, μεταφέροντας μεγάλες ποσότητες άνθρακα στη βαθιά θάλασσα κατά μήκος της διαδρομής. Ερευνητές στο Ινστιτούτο Alfred Wegener παρατήρησαν τώρα αυτό το φαινόμενο στην Αρκτική για πρώτη φορά. Αυτή η μαζική απομάκρυνση των φυκών θα μπορούσε να προκαλέσει στο μέλλον την απώλεια μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών ουσιών στα επιφανειακά νερά.

Όταν τα θαλάσσια φύκια πεθαίνουν, συνήθως επιπλέουν σε αργή κίνηση. Κατά τη διάρκεια μιας αρκτικής αποστολής με το ερευνητικό παγοθραυστικό "Polarstern" την άνοιξη του 2015, επιστήμονες από το Ινστιτούτο Alfred Wegener, το Κέντρο Πολικής και Θαλάσσιας Έρευνας Helmholtz (AWI) ανακάλυψαν ένα φαινόμενο που επιταχύνει σημαντικά αυτή τη μεταφορά: μικροσκοπικές βελόνες γύψου κατά την κατάψυξη του αλατιού στο τους πόρους του θαλάσσιου πάγου της Αρκτικής, τα φύκια πέφτουν σαν βαρύ έρμα μέσα σε λίγες ώρες. Όπως σε έναν ανελκυστήρα, ο άνθρακας μεταφέρεται μακριά. «Μέχρι τώρα, αυτός ο μηχανισμός ήταν εντελώς άγνωστος», λέει ο θαλάσσιος βιογεωλόγος Dr. med. Η Jutta Wollenburg, η οποία ανακάλυψε τις εναποθέσεις φυκιών που ζυγίζονται με βελόνες γύψου στον βυθό της θάλασσας. Τώρα, μαζί με μια διεθνή ομάδα ερευνητών, έχει δημοσιεύσει ένα άρθρο σχετικά με αυτό στο περιοδικό Scientific Reports. "Η ταχεία εξαγωγή φυκών θα μπορούσε να έχει αρκετές συνέπειες για τις ροές υλικών και την παραγωγικότητα της Αρκτικής, την έκταση της οποίας δεν μπορούμε ακόμη να εκτιμήσουμε."

Κατά τη φωτοσύνθεση, τα φύκια απορροφούν διοξείδιο του άνθρακα όπως τα χερσαία φυτά για να χτίσουν αυξάνουν τις ενώσεις ζάχαρης υψηλής ενέργειας. Τα φύκια απομακρύνουν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Όταν τα φύκια πεθαίνουν, βυθίζονται. Αλλά μόνο ένα μέρος φτάνει στην πραγματικότητα στον βυθό. Επειδή η συντριπτική πλειονότητα των μαζών φυκιών επαναχρησιμοποιείται αμέσως στην περιοχή κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας: τα βακτήρια αποσυνθέτουν τα φύκια και έτσι απελευθερώνουν τα θρεπτικά συστατικά που περιέχονται σε αυτά και επίσης το διοξείδιο του άνθρακα. Επομένως, μόνο ένα κλάσμα της μάζας των φυκιών φτάνει στη βαθιά θάλασσα. Οι γυψοβελόνες, ωστόσο, φαίνεται να τραβούν τις συστάδες των φυκιών τόσο γρήγορα που δεν μένει χρόνος για την υποβάθμιση. Αυτό επιτρέπει σε περισσότερη μάζα φυκιών να εισέλθει στα βάθη.

Ωστόσο, εάν οι βελόνες γύψου τραβήξουν τα φύκια προς τα κάτω προτού τα βακτήρια μπορέσουν να τα επεξεργαστούν, θρεπτικά συστατικά όπως τα νιτρικά μπορεί να χαθούν από τα ανώτερα στρώματα του νερού. Αυτό μπορεί να αλλάξει τον τροφικό ιστό στη θάλασσα. Επειδή τα θρεπτικά συστατικά είναι ελλιπή για την ανάπτυξη των φυκιών, τα οποία τρέφονται με μικρά καβούρια, τα οποία με τη σειρά τους αποτελούν τροφή για τα ψάρια. «Από την άλλη πλευρά, περισσότερα τρόφιμα εισέρχονται στη βαθιά θάλασσα μέσω της μεταφοράς γύψου, η οποία είναι συνήθως αρκετά χαμηλή σε τρόφιμα», λέει η Jutta Wollenburg. "Έχουμε δει στο παρελθόν ότι η αλλαγή της πρόσληψης τροφής επηρεάζει τις κοινότητες της Αρκτικής σε βάθος."

Το φαινόμενο που παρατηρήθηκε πρόσφατα εγείρει πολλά ερωτήματα. Η Jutta Wollenburg το είχε αντιληφθεί όταν εκτόξευσε ένα λεγόμενο πολυπύρηνο (MUC) στο ερευνητικό σκάφος Polarstern. Με αυτή τη συσκευή λαμβάνονται δείγματα ιζημάτων από τον βυθό. Επιπλέον, η συσκευή είναι εξοπλισμένη με βιντεοκάμερα. «Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού προς τα κάτω, είδαμε συνεχώς πυκνές νιφάδες φυκιών να πέφτουν γρήγορα και υπήρχαν πολλά από αυτά τα κομμάτια γύρω από τον πυθμένα της θάλασσας». Πράγμα που έκανε τη Jutta Wollenburg να ξαφνιάσει: Τέτοια πυκνότητα συστάδων φυκιών κάτω από το κλειστό κάλυμμα πάγου σε όλα τα βάθη του νερού μέχρι τον βυθό της θάλασσας δεν είχε περιγραφεί ποτέ από τους επιστήμονες πριν. Με το Multicorer έφερε σβώλους φυκιών στο σκάφος. Κάτω από το μικροσκόπιο, είδε ότι ανάμεσα στα φύκια υπήρχαν αμέτρητες κρυστάλλινες βελόνες μήκους εκατοστών. Πίσω στο Bremerhaven, οι συνάδελφοι εξέτασαν το υλικό και διαπίστωσαν ότι ήταν ξεκάθαρα γύψος. Ο γύψος αποτελείται από ασβέστιο και θειικά ορυκτά, τα οποία συσσωρεύονται κατά τη διάρκεια των διαδικασιών κατάψυξης στους πόρους του θαλάσσιου πάγου.

"Εν τω μεταξύ, γνωρίζουμε ότι οι βελόνες σχηματίζονται στον θαλάσσιο πάγο σε χαμηλές θερμοκρασίες", εξηγεί η AWI φυσικός του θαλάσσιου πάγου. Christian Katlein. "Όταν ο πάγος αρχίζει να λιώνει την άνοιξη, οι βελόνες γύψου απελευθερώνονται σε μεγάλες ποσότητες."

Αυτό είναι αξιοσημείωτο για τη Jutta Wollenburg, επειδή με την κλιματική αλλαγή, εν τω μεταξύ, μόνο ένας χρόνος θαλάσσιου πάγου λιώνει ποτέ νωρίτερα. Στο μέλλον, οι βελόνες γύψου θα κυκλοφορούν πιο συχνά σε περιόδους άνθισης πλαγκτόν. Επιπλέον, ο θαλάσσιος πάγος γίνεται εύθραυστος και επομένως πιο ημιδιαφανής. Ως αποτέλεσμα, κάτω από τον πάγο, υπάρχουν ολοένα και πιο εκτεταμένες ανθοφορίες φυκιών. «Στο μέλλον, και τα δύο φαινόμενα θα μπορούσαν να συναντηθούν πιο συχνά - η άνθηση των φυκών και η απελευθέρωση βελόνων γύψου», λέει ο οικολόγος ωκεάνιου πάγου της AWI. Ίλκα Πίκεν. «Αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε μεγάλες ποσότητες μάζας φυκιών». Αυτό θα μπορούσε να έχει συνέπειες για τη ζωή στα νερά της Αρκτικής: «Μακροπρόθεσμα σε αυτές τις περιοχές, θα μπορούσε να μειώνεται η συγκέντρωση θρεπτικών ουσιών στα ανώτερα στρώματα του νερού, κάτι που μακροπρόθεσμα επηρεάζει επίσης τον αριθμό των ψαριών και τελικά το ψάρεμα. "λέει η Jutta Wollenburg.

Σύνδεσμος για τη μελέτη: https://www.nature.com/articles/s41598-018-26016-0