Tchnienie życia w ocean
Od skali globalnej do regionalnej, obrazy z satelitów przedstawiają dynamiczne piękno światowych oceanów. Każdy widok ujawnia coś wyjątkowego, od sezonowych impulsów życia po barwną sygnaturę zakwitów fitoplanktonu.
Prawie całe życie w oceanie zależy od maleńkich organizmów fotosyntetyzujących, zwanych fitoplanktonem. Te mikroskopijne organizmy roślinopodobne wychwytują dwutlenek węgla z atmosfery i uwalniają tlen. Fitoplankton działa jak płuca Ziemi i wytwarza około połowy tlenu, którym oddychamy.
Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy mogą śledzić fitoplankton w oceanie, jest pomiar stężenia chlorofilu – związku, który umożliwia fitoplanktonowi i roślinom pochłanianie energii słonecznej. Istnieje kilka rodzajów chlorofilu, ale wszystkie pochłaniają niebieskie i czerwone fale widma elektromagnetycznego i odbijają światło zielone.
Powyższa animacja, złożona z serii zdjęć uzyskanych przez Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) na satelicie NASA Aqua, pokazuje stężenia chlorofilu w oceanach planety od stycznia 2021 r. do stycznia 2022 r. Jasnożółte obszary na mapach pokazują, gdzie stężenia chlorofilu są widoczne są wysokie; ciemniejsze niebieskie obszary pokazują, gdzie są niskie.
Wraz ze zmianą pór roku zmienia się stężenie chlorofilu. Chlorofil jest szczególnie obfity wiosną i wczesnym latem, kiedy obfite światło i składniki odżywcze wspierają ogromne zakwity fitoplanktonu.
„Kolor oceanu dostarcza nam ważnych informacji o fitoplanktonie, stanie oceanu i globalnym klimacie” – powiedziała Ivona Cetinić, oceanograf z Morgan State University i członkini laboratorium Ocean Ecology NASA.
Regionalne różnice w stężeniu chlorofilu wynikają z takich czynników, jak kształt dna morskiego (batymetria), prądy oceaniczne i dostępność składników odżywczych. W pobliżu wybrzeży fitoplankton rozwija się dzięki obfitym składnikom odżywczym wypłukiwanym do oceanu z lądu oraz z upwellingu zimnej, bogatej w składniki odżywcze wody z głębin oceanu. W wielu przypadkach kwiaty są nieszkodliwe. Jednak szybki wzrost niektórych rodzajów fitoplanktonu w płytkich wodach przybrzeżnych może powodować szkodliwe zakwity glonów, które mogą prowadzić do zabijania ryb i wytwarzania toksyn szkodliwych dla zdrowia ludzkiego.
Niektóre z najwyższych stężeń chlorofilu można znaleźć w zimnych wodach polarnych, gdzie składniki odżywcze gromadzą się podczas ciemnych zimowych miesięcy. Kiedy wiosenne światło słoneczne powraca, fitoplankton rozkwita. W pobliżu równika można zobaczyć pasmo wysokich stężeń chlorofilu, gdzie ciepłe górne wody oceanu mieszają się z chłodniejszymi, bogatymi w składniki odżywcze wodami z głębin. Proces ten, znany jako upwelling równikowy, stwarza idealne warunki do rozwoju fitoplanktonu przez cały rok.
Wysoki poziom chlorofilu pojawia się również na średnich szerokościach geograficznych. Na mapie globalnej zwróć uwagę na sezonową obfitość chlorofilu u wybrzeży Argentyny. Obszar ten, znany jako „front przełomu szelfowego”, znajduje się na skrzyżowaniu prądów oceanicznych. Składniki odżywcze, które niosą, często powodują olśniewające pokazy fitoplanktonu wiosną i latem.
Te zakwity są szczególnie przyciągające wzrok na zdjęciach satelitarnych w naturalnych kolorach. Gdy zbliżało się lato na półkuli południowej, u wybrzeży Argentyny widoczny był rozkwit fitoplanktonu. To zdjęcie zostało wykonane 21 listopada 2022 r. za pomocą spektroradiometru obrazującego o średniej rozdzielczości (MODIS) na satelicie NASA Terra. Turbulentne warunki panujące na skraju szelfu kontynentalnego spowodowały zawirowania wody, naznaczone przez fitoplankton, który zabarwił wodę na niebiesko i zielono.
„Kolor wirów może nam powiedzieć coś o rodzaju planktonu obecnego w rozkwicie” – powiedział Cetinić. Zauważyła, że trudno jest od razu stwierdzić, jakie rodzaje fitoplanktonu występują. Zrozumienie różnych typów fitoplanktonu obecnych w oceanie może nam powiedzieć o obiegu nie tylko węgla, ale także innych składników odżywczych.
Chociaż kolory fitoplanktonu kwitnącego u wybrzeży Patagonii są imponujące, istniejąca flota satelitów NASA ma pewne ograniczenia w zrozumieniu ekologii oceanów. Według Cetinića, naukowca zajmującego się biogeochemią oceanów dla nadchodzącego satelity NASA o nazwie Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem (PACE), niektóre z tych ograniczeń mogą wkrótce zostać rozwiązane.
„PACE jest hiperspektralny, co oznacza, że będzie w stanie zobaczyć wiele różnych odcieni i pomoże nam rozróżnić, jakie typy fitoplanktonu są obecne. Pomoże nam również szybko zidentyfikować i przewidzieć szkodliwe zakwity glonów” – powiedział Cetinić. Przejście do PACE, aby zrozumieć ekologię oceanów, „będzie jak przejście z telefonu z klapką na najnowszy smartfon”.
Obrazy i wideo NASA Earth Observatory autorstwa Joshua Stevensa, wykorzystujące dane z NASA Ocean Color Web i dane VIIRS z NASA EOSDIS LANCE, GIBS/Worldview i Suomi National Polar-orbiting Partnership. Historia autorstwa Emily Cassidy.
Zobacz również nasze szczegółowe prognozy:
