Lepsze przewidywanie zmian klimatu dzięki informacjom o wpływie fitoplanktonu pod lodem na wytwarzanie dwutlenku węgla
Pokrywa lodowa na morzu znacząco zmniejsza oddziaływanie promieniowania słonecznego. Powszechnie uważa się, że fitoplankton, który odpowiada za sekwestrację CO2 w Oceanie Arktycznym, rośnie na otwartych wodach dopiero po wiosennym ustąpieniu pokrywy lodowej. Odkrycie dużych zakwitów fitoplanktonu pod powierzchnią lodu zaprzeczyło jednak tej hipotezie. Co więcej, niektórzy naukowcy wskazują, że produktywność podlodowych zakwitów fitoplanktonu w obszarach skutych lodem może być nawet dziesięciokrotnie wyższa niż zakładają to współczesne modele, co powoduje, że przewidywania dotyczące zmiany klimatu stają się niewiarygodne. W ramach realizowanego dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie” projektu CAP-ICE badacze prowadzili badania nad tego rodzaju zakwitami fitoplanktonu oraz mechanizmami fizycznymi wpływającymi na ich powstawanie i produktywność. Celem było dokładne określenie, w jaki sposób zakwity te wpływają na arktyczny obieg węgla i klimat.
Wpływ ocieplenia klimatu
Głównym celem projektu CAP-ICE było zrozumienie, w jaki sposób, dlaczego i gdzie pojawiają się tego rodzaju zakwity fitoplanktonu. „Takie zmiany mogą skutkować kaskadowymi efektami dotykającymi kolejnych organizmów uzależnionych od tych zasobów, w tym zooplanktonu, ryb i rdzennych społeczności zamieszkujących te obszary. Projekt CAP-ICE zajmuje się uwidacznianiem zmian spowodowanych przez zmiany klimatyczne oraz ich wpływu na społeczności zamieszkujące daleką północ”, twierdzi Mathieu Ardyna, stypendysta działania „Maria Skłodowska-Curie”. Główną hipotezą projektu CAP-ICE jest wzrost częstotliwości występowania zakwitów fitoplanktonu pod lodem w związku z ocieplaniem klimatu, a także ich wyższa produktywność w porównaniu do zakwitów na otwartych wodach. Wynika to z wysokiego stężenia składników odżywczych pod lodem morskim i zwiększonej przepuszczalności światła przez cieńszą warstwę lodu. W celu sprawdzenia tej teorii badacze określili optymalne warunki środowiskowe wpływające na rozpoczęcie oraz wielkość zakwitu fitoplanktonu pod lodem.
Satelity i autonomiczne platformy
Projekt CAP-ICE połączył obserwacje Ziemi, a także modelowanie i nowatorskie podejścia technologiczne z wieloma ekspedycjami panarktycznymi w celu dostarczenia nowych danych z obserwacji terenowych dotyczących warunków środowiskowych wpływających na zakwity fitoplanktonu pod lodem. Zespół zaprojektował sprzężony, satelitarny model biogeochemiczny lodu morskiego dostosowany pod kątem podlodowych wód Arktyki i uwzględnił wpływ zakwitów fitoplanktonu pod lodem na obieg węgla w Oceanie Arktycznym, by uzyskać dokładniejszy obraz sytuacji. „Ze względu na fakt, że podlodowe zakwity fitoplanktonu są niewidoczne dla czujników satelitarnych wykrywających kolor oceanu, opracowanie nowatorskiego modelu opisującego środowiska podlodowe jest konieczne do oceny wpływu zakwitów fitoplanktonu na obieg węgla w Arktyce”, wyjaśnia Ardyna. Projekt przyczynił się także do wdrożenia autonomicznej platformy robotycznej nazwanej Biogeochemical Argo, która pozwoli na przeprowadzenie pierwszego badania produkcji pierwotnej fitoplanktonu kwitnącego pod powierzchnią lodu oraz wdrożenie sieci Biogeochemical Argo Arctic. Urządzenia zostały przystosowane do ekstremalnych warunków panujących w Arktyce i wyposażono je między innymi w systemy pozwalające na unikanie lodu morskiego. Inne autonomiczne platformy obejmują szybowce, przyczepione do lodu profilery oraz zdalnie sterowane pojazdy.
Odkrycia naukowe
Projekt pomógł naukowcom uzyskać niezbędną wiedzę dotyczącą dynamiki fitoplanktonu w Oceanie Arktycznym oraz wskazał potencjalne nowe kierunki badań w Arktyce. Dzięki zastosowaniu nowoczesnych autonomicznych platform w ramach projektu CAP-ICE udało się odkryć, że zakwity fitoplanktonu są indukowane przez otwory hydrotermalne w Oceanie Południowym. W związku z tym projekt CAP-ICE przyczynił się do znaczącego rozwoju wiedzy na temat cykli biogeochemicznych zachodzących pod lodem dzięki połączeniu ekspedycji, badań satelitarnych i nowatorskich rozwiązań. „Prace w ramach projektu przyczynią się do rozwoju europejskiej strategii dotyczącej obserwacji oceanów, a także europejskich badań w tym obszarze, jednocześnie pomagając stawić czoła ważnym wyzwaniom społecznym”, podsumowuje Ardyna.
Słowa kluczowe
CAP-ICE, podlodowe zakwity fitoplanktonu, lód morski, obieg węgla, satelity, autonomiczny, Ocean Arktyczny, Biogeochemical Argo