Joidenkin eteläisten vesien epätavallinen kirkkauden vaihtelu viittaa vähän tunnettuun vuorovaikutukseen kilpailevien kasviplanktonlajien välillä. Tämä löytö kyseenalaistaa satelliittien tulkinnan hiilivirtauksista meressä ja osoittaa, että biologinen monimutkaisuus on suurempi kuin aiemmin on ajateltu, ja että se vaikuttaa keskeisiin globaalin ilmaston säätelyyn.
Sisällysluettelo
Eteläisen valtameren eteläosassa havaittu outo turkoosi hehku on jo pitkään hämmentänyt merentutkijoita. Tämä optinen ilmiö, joka on havaittu satelliittikuvissa 2000-luvun alusta lähtien, ei vastannut mitään tunnettua toimintaa näissä jäisissä vesissä. Alue, joka on liian kaukana ja vaikeasti saavutettavissa tutkimuksia varten, on jäänyt vähälle tutkimukselle, mikä on tehnyt tieteellisistä tulkinnoista epävarmaisia. Ryhmä tutkijoita Bigelow Oceanography Laboratorysta yhteistyössä sellaisten laitosten kanssa kuin Woods Hole Oceanographic Institution, Texas A&M University ja Arizona State University johti merentutkimusretkikuntaa tämän poikkeaman tutkimiseksi.
Heidän tutkimuksensa, joka julkaistiin elokuussa 2025 lehdessä Global Biogeochemical Cycles , kyseenalaistaa vakiintuneet käsitykset fytoplanktonin jakautumisesta ja hiilen kertymismekanismeista merissä. Tämä työ paljastaa myös satelliittimittausten nykyiset rajoitukset keskeisten biogeokemiallisten tasapainojen ymmärtämisessä.
Pitkään selittämätön valoanomalia
2000-luvun alusta lähtien kirkkaan turkoosi täplä, joka näkyy satelliitista Eteläisellä valtamerellä, etelään Suuresta kalsiittivyöhykkeestä (kokkoliitophoridien rikkaasta alueesta), on herättänyt tiedeyhteisön kiinnostuksen. Tämän valaisevan alueen olemassaoloa ei ollut odotettu. Satelliittikuvissa näkyvä tyypillinen kirkkaus johtuu yleensä kokkolitoforien läsnäolosta. Nämä ovat mikrolevä, jotka on peitetty kalsiumkarbonaattilevyillä, joita kutsutaan kokkoliteiksi. Tämän syrjäisen alueen lämpötilaolosuhteet, jotka laskevat säännöllisesti alle 0 °C, on aiemmin pidetty epäsuotuisina niiden selviytymiselle.
Tämä optinen ilmiö oli metodologinen ongelma. Satelliitit, jotka havaitsevat vain muutaman metrin syvyydeltä merenpintaa, rekisteröivät voimakkaan valosignaalin. Mutta ilman fyysistä selitystä, joka olisi sopusoinnussa fytoplanktonin biogeografian tietojen kanssa. Vuosien ajan on tarkasteltu useita hypoteeseja. Jäätikön pölyn esiintymisestä epätavalliseen levien kukintaan tai vangittuihin ilmakupliin… Mikään niistä ei kuitenkaan täysin vastannut kerättyjä spektridataa.
Ongelma ei ollut vain tieteellinen, vaan myös ilmastollinen, korostavat kirjoittajat lehdistötiedotteessa . Satelliitista mitattu veden väri käytetäänkin arvioimaan epäorgaanisen hiilen suspendoituneiden hiukkasten pitoisuutta, jotka liittyvät erityisesti kokkolitoforidien kalkkikuoriin. Näin ollen virheellinen määritelmä kirkkauden syystä niin strategisesti tärkeällä alueella vääristi hiilivirtojen malleja yhdessä planeetan tärkeimmistä meren CO₂-nieluista. Tämän arvoituksen ratkaisemiseksi Barney Balch Bigelow Oceanographic Laboratorysta koordinoi kunnianhimoisen merentutkimuskampanjan, johon osallistui tutkimuslaiva Roger Revelle .
Tehtävä valtameren sydämessä mittaamaan näkymätöntä
Vuosina 2024–2025 toteutettu merentutkimusretki mahdollisti ennennäkemättömän yksityiskohtaisten suorien tietojen keräämisen Eteläisestä valtamerestä 60. eteläisen leveyspiirin ulkopuolella. Tiimi käytti moniulotteista lähestymistapaa: mittaamalla veden värisävyä, kalkkeutumisnopeutta, piin ja epäorgaanisen hiilen pitoisuutta sekä laskemalla mikro-organismit mikroskoopilla.
Tämä tietojen yhdistelmä oli ratkaisevan tärkeä syiden selvittämiseksi havaittuun voimakkaaseen heijastumiseen. On syytä muistaa, että satelliitit tutkivat vain merenpinnan yläosaa viidestä kymmeneen metriin. Retkikunta otti näytteitä koko vesikerroksesta 100 metrin syvyyteen asti ja paljasti biologisia ja geokemiallisia rakenteita, joita ei voida nähdä avaruudesta.
Tutkijat tutkivat erilaisia biologisia olosuhteita eri leveysasteilla. Subtrooppisissa vesissä hallitsivat dinoflagellaatit; sitten, suuressa kalsiittivyöhykkeessä, kukoistivat kokkolitoforit. Lopuksi, eteläisimmissä vesissä hallitsivat piilevät levät.
Mittaukset paljastivat myös hyvin paikallisia muutoksia veden kemiallisessa koostumuksessa, erityisesti pyörteiden ympärillä. Nämä pyörteet nostavat syvänmeren vesimassoja pintaan. Juuri näissä dynaamisissa rakenteissa tutkijat löysivät ensimmäiset merkit kokkolitoforideista kylmässä vedessä, mitä ei ollut aiemmin havaittu.
Piilevien leväkasvien aliarvioitu rooli polaarisessa heijastuksessa
Retken tulokset osoittivat, että Suuren kalsiittivyöhykkeen eteläpuolisten vesien voimakas heijastavuus johtuu suurelta osin piilevien leväkasvien poikkeuksellisen korkeasta pitoisuudesta. Näillä mikrolevillä on panssarit – kovat mikroskooppiset rakenteet, jotka koostuvat amorfisesta piidioksidista. Toisin kuin kokkolitoforidit, jotka käyttävät kalsiumkarbonaattia, piilevät muodostavat Live Science -lehden mukaan ”lasisen panssarin” . Tämä panssari on aktiivisesti vuorovaikutuksessa valon kanssa.
Tähän asti nämä valosignaalit on tulkittu merkiksi korkeasta kokkoliittien pitoisuudesta ja siten epäorgaanisen karbonaatin suspendoituneiden hiukkasten pitoisuudesta. Tämä johti kaukokartoitusmallien vääristymiseen, joita käytetään biologisen tuottavuuden, fytoplanktonin koostumuksen ja ennen kaikkea hiilivirtojen arviointiin tässä ilmaston säätelyn kannalta keskeisessä alueella.
Tutkimus kuitenkin osoittaa, että piilevät voivat riittävän tiheydellä luoda kokkoliittien kaltaisen optisen vaikutuksen. Vaikka saman heijastuksen voimakkuuden saavuttamiseksi tarvitaan useita kertoja enemmän kuoria. Havaitut korkeat pitoisuudet, joita vahvistaa korkea piidioksidipitoisuus näissä eteläisissä vesissä, riittävät selittämään havaitun heijastuksen.
Tämä tarkoittaa, että satelliitit ovat vuosien ajan yliarvioineet kokkolitoforidien esiintymisen tällä alueella. Näin ollen ne ovat määrittäneet epäorgaanisen hiilen osuuden virheellisesti. Tällainen sekaannus piidioksidin ja karbonaatin välillä satelliittitietojen tulkinnassa vääristää arvioita näiden alueiden biologisesta roolista hiilen kierrossa. Tämän tulkinnan korjaamiseksi on tarkistettava algoritmeja, joita käytetään diatomee-levien ja kokkolitoforidien optisten signaalien erottamiseen. Tämä on vakava tekninen haaste, mutta se on välttämätön tulevaisuuden ilmaston seurantavälineille.
Fytoplanktonin biogeografia piirretään uudelleen
Sen lisäksi, että tutkimuksessa määritettiin piilevien leväkasvien rooli meren heijastavuudessa, se paljasti myös kokkolitoforien odotettua laajemman levinneisyyden eteläisillä vesillä. Niiden esiintyminen, vaikkakin vähäistä, kyseenalaistaa vanhan hypoteesin, jonka mukaan nämä mikrolevät eivät selviä suuren kalkkivyöhykkeen eteläpuolella.
Barney Balch ja hänen tiiminsä esittävät mahdollisen selityksen. Vesipyörteet , nämä pyörteiset virtaukset, edistävät kokkolitoforien advektiota maltillisemmista alueista. Nämä virtaukset toimivat ”biologisina käytävinä”, jotka mahdollistavat pienten populaatioiden selviytymisen näennäisesti epäsuotuisissa olosuhteissa. Tämä hypoteesi herättää perustavanlaatuisen kysymyksen: missä määrin nämä mikro-organismit kykenevät sopeutumaan äärimmäisiin lämpötila- ja ravitsemusolosuhteisiin?
Seuraukset ovat lukuisat. Fytoplanktoniyhteisöjen sijainti vaikuttaa suoraan biologisen hiilipumpun toimintaan. Kokkolitoforit, jotka sitovat hiiltä hitaasti vajoaviin kalkkikuoriinsa, toimivat eri tavalla kuin piilevät. Painavammat kuoret edistävät hiilen nopeaa siirtymistä syvälle merenpohjaan. Niiden levinneisyys määrää siis hiilen varastointityypin ja tehokkuuden meressä.
Kuten jo mainittiin, tämä tutkimus, joka piirtää uudelleen näiden lajien levinneisyyskartan, edellyttää biogeografisten mallien tarkistamista, joita käytetään globaalin ilmaston mallintamisessa. Se osoittaa myös, että fyysiset muutokset merissä – kierto, lämpötila, ravinnepitoisuus – voivat muuttaa merkittävästi planktonisten ekosysteemien rakennetta. Tällä on ilmastotasapainoon vaikutuksia, joita on toistaiseksi vaikea ennustaa.
