Промените в климата причиняват значителни промени в състоянието на фитопланктона в океаните, а ново проучване на MIT показа, че тези промени ще повлияят значително на цвета на океана през следващите десетилетия, засилвайки сините и зелените му зони. Сателитите трябва да открият тези промени в оттенъка и да предупреждават за широко разпространени промени в морските екосистеми.
В списанието Nature Communications учените съобщават, че те са разработили глобален модел, който имитира растежа и взаимодействието на различни видове фитопланктон или водорасли и как сместа от видове на различни места ще се промени с повишаване на температурите по целия свят. Изследователите също така моделираха как фитопланктонът абсорбира и отразява светлината и как цветът на океана се променя, тъй като глобалното затопляне влияе върху състава на фитопланктоновите общности.
Изследователите тестваха техния модел, като го пуснаха в края на 21 век и откриха, че до 2100 г. повече от 50% от световните океани ще променят цвета си поради климатичните промени.
Проучването предполага, че сините зони, като субтропиците, ще станат още по-сини, тъй като в тези води има по-малко фитопланктон - и живот като цяло - в сравнение с настоящото състояние на нещата. Някои региони, които днес са по-зелени, като например тези в близост до полюсите, може да станат още по-зелени, тъй като по-високите температури водят до разпространението на разнообразие от фитопланктон..
"Този модел предполага, че тези промени няма да бъдат лесни за забелязване с просто око. Океанът все още ще изглежда, че има сини зони в субтропиките и по-зелени райони в близост до екватора и полюсите", казва водещият автор Стефани Даткевич от научния отдел. Земята, атмосферата и планетата на Масачузетския технологичен институт. „Тази основна схема ще остане същата. Промените в дълбочината обаче ще бъдат достатъчно значителни, за да засегнат останалата част от хранителната верига на фитопланктона."
Цветът на океаните зависи от количеството хлорофил
Цветът на океана зависи от това как слънчевата светлина взаимодейства с това, което е във водата. Само молекулите на водата абсорбират почти цялата слънчева светлина, с изключение на синята част на спектъра - тя се отразява. Следователно сравнително безплодните зони на открития океан изглеждат наситено сини от космоса. Ако в океана има организми, те могат да поемат и отразяват светлинни вълни с различна дължина, в зависимост от техните индивидуални свойства.
Промоционално видео:
Фитопланктонът например съдържа хлорофил, пигмент, който абсорбира предимно сини части от слънчевата светлина, произвеждайки въглерод за фотосинтеза и в по-малка степен зелени части. В резултат на това от океана се отразява повече зелена светлина, което придава на богатите на водорасли зони зеленикав оттенък.
От края на 90-те години сателитите непрекъснато измерват цвета на океана. Учените използваха тези измервания, за да получат количеството хлорофил и, в допълнение, фитопланктон в конкретна зона на океана. Но Даткевич казва, че хлорофилът не е задължително да отразява чувствителен сигнал за изменението на климата. Всякакви значителни колебания на хлорофила могат да бъдат причинени от глобалното затопляне, но и от "естествената променливост", нормалните периодични скокове на хлорофила поради естествени явления, свързани с времето.
„Събитието в Ел Ниньо или Ла Ниня ще доведе до много големи промени в хлорофила, защото променя количеството хранителни вещества, влизащи в системата“, казва Даткевич. "С тези големи, естествени промени, които се случват на всеки няколко години, е трудно да се види дали климатичните промени ще се променят само като погледнем към хлорофила."
Симулация на океанска светлина
Вместо да разгледа получените оценки за хлорофила, екипът се запита дали има ясен сигнал за въздействието на климатичните промени върху фитопланктона, ако човек гледа само сателитни измервания на отразена светлина.
Екипът е усъвършенствал компютърен модел, който в миналото е използвал за прогнозиране на промените в фитопланктона, когато температурите на океана се повишават и подкисляват. Този модел взема информация за фитопланктона, като неговия прием на храна и как расте, и включва тази информация във физически модел, който демонстрира океански течения и смесване.
Този път обаче учените добавиха нов елемент към модела, който не е включен в други методи за моделиране на океана: способността да се изчисляват специфични дължини на вълната на светлина, които се поглъщат и отразяват от океана, в зависимост от броя и вида на организмите в определен регион.
„Слънчевата светлина удря океана и всичко в океана го абсорбира като хлорофил“, казва Даткевич. „Други неща ще го погълнат или разсеят. Така че да се определи как светлината ще се отразява извън океана и да й даде цвят е трудно.
Оказа се, че моделът на учените може да се използва за прогнозиране на цвета на океана, когато условията на околната среда се променят в бъдеще. И най-хубавото в това е, че може да се използва в лабораторията.
Сигнал в синьо-зелени тонове
Когато учените добавиха глобалните температури към модела и ги повишиха с 3 градуса до 2100 г. - повечето учени предвиждат дали не се предприемат действия за намаляване на емисиите на парникови газове - те откриха, че дължината на вълната на светлината в синята и зелената част на спектъра реагира най-бързо. …
Нещо повече, тази синьо-зелена вълнова форма показва много ясен сигнал или изместване, свързано с изменението на климата: смяната се случва по-рано от очакваното, когато учените погледнаха на хлорофила.
„Хлорофилът се променя, но не можете да го видите поради невероятната естествена променливост“, казва Даткевич. „Въпреки това, можете да видите значителни климатични промени в някои от тези вълни в сигнала, изпратен до спътниците. Ето защо трябва да търсим истинския сигнал за промените в сателитните измервания."
Според модела на учените, изменението на климата вече променя състава на фитопланктона, а оттам и цвета на океаните. До края на века нашата синя планета ще се промени драстично.
„В края на 21 век ще има забележима промяна в цвета на 50% от океаните. Промяната ще бъде доста голяма. Различните видове фитопланктон поглъщат светлина по различни начини и ако изменението на климата измести една фитопланктонова общност към друга, това ще промени и видовете хранителни паяжини, които могат да поддържат."
Иля Кел