Langsigtet havprøvetagning i Narragansett Bay afslører styrtdykkede planktonniveauer:Usikre konsekvenser for det lokale fødenet

University of Rhode Island (URI) forskere vurderer, at niveauet af små plantelignende væsner kaldet phytoplankton i Narragansett Bay er faldet med det halve i det sidste halve århundrede, baseret på ny analyse af en langsigtet tidsserieundersøgelse af bugten.

Det er, hvad et nyt papir udgivet af University of Rhode Islands Graduate School of Oceanography (GSO) rapporterer – nyheder, der for nylig er blevet afsløret, som er både overraskende og bekymrende.

Ved at analysere bugtens fulde tidsserie fandt forskerholdet ud af, at fytoplanktonbiomassen i Narragansett Bay faldt med fantastiske 49 % fra 1968 til 2019. Intensiteten af ​​vinter-forårsopblomstringen, som starter den årlige produktivitetscyklus i bugten, faldet over tid og forekommer også tidligere hvert år.

URIs nye undersøgelse i PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) deler information fra en af ​​de længste planktontidsserier i verden. Emnet for undersøgelsen er ikke kun en destination for generationer af Rhode Islanders og turister, men et frugtbart forskningssted for oceanografer på URI's Narragansett Bay Campus.

"Mange mennesker bor, arbejder og leger ved bredden af ​​Narragansett-bugten," siger oceanografiprofessor Tatiana Rynearson, der leverer vigtige varer og tjenester til de næsten 2 millioner mennesker, der bor i dens vandskel.

Selv i den tætte nordøstlige del skiller Narragansett Bay sig ud som en veludnyttet vandmasse. Bugten ligger mellem regioner med kolde vintre og varme somre, arktiske farvande mod nord og varme vand mod syd, der eksisterer på lidt af et videnskabeligt sweet spot, der tilbyder forskere et dynamisk miljø at studere.

På Bay Campus har Rynearson og kolleger kigget nøje på ændringer i fytoplankton i bugten. Deres nye undersøgelse repræsenterer den første sådan undersøgelse af Narragansett Bay, og tilbyder et grundlæggende kig på ændringer, der er sket der siden 1957.

Meget har ændret sig omkring bugten siden da, og også i den.

Rynearson har ledet Narragansett Bay Long-Term Plankton Time Series siden 2008. År med akkumulerede data fandtes på papir i et aflåst lagerrum. Digitalisering af disse filer (før 1997) var et langvarigt mål for hende, og derfor overførte hun og hendes team disse data-øjebliksbilleder af Narragansett Bay fra de analoge 1960'er gennem 90'erne, for til sidst at få et komplet datasæt med langsigtet information om bugten .

"Der er så meget værdi i denne enestående data, som har ligget fast i årtier," siger hun. "Nu har vi alle disse smukke data i en form, som vi bedre kan få adgang til og dele med verden."

Rynearson krediterer hovedforfatter og tidligere URI-postdoktor Patricia Thibodeau (nu ved University of New England) med at bringe dataefterslæbet ind i den digitale tidsalder, en omhyggelig proces, der tog næsten et år. Når de var fuldt digitaliseret, var det tid til at vurdere resultaterne med samarbejdspartner Gavino Puggioni i URI's afdeling for datalogi og statistik.

De delte deres resultater med David Borkman (Ph.D. '02) ved Rhode Islands Department of Environmental Management, som indsamlede undersøgelsesprøver, da han var studerende og senere postdoc ved URI. Borkman er nu den vigtigste miljøforsker i skaldyrs vandkvalitet ved DEM, og udfører vandanalyse for staten.

"Plankton-tidsserien er ekstremt værdifuld," siger han.

Tidsserien giver nyttig kontekst om fytoplanktonoverflod og samfundssammensætning i en periode med klimaændringer og næringsstofændringer i Narragansett Bay. Borkman bemærker, at denne langsigtede phytoplanktoninformation er særlig nyttig, når usædvanlige begivenheder opstår, såsom 1985 'brun tidevand', lejlighedsvis sommer 'rust tidevand' og 2016-2017 opblomstringen af ​​Pseudo-nitzschia, en type fytoplankton, der kan forårsage skadelig algeopblomstring (HAB'er). De ugentlige observationer af bugtens fytoplankton er således en vigtig del af Rhode Islands bestræbelser på at overvåge HAB'er.

Phytoplankton styrtdykker – og blomstrer tidligere

'Primære producenter' i havmiljøet, fytoplankton er lille i størrelse, men stor i påvirkning, giver næring til lokale fødenet, indikerer miljøkvalitet og peger mod klimatendenser. De lokale fald afspejler dem, der er observeret andre steder i Maine-bugten, den australske kyst og Sortehavet.

En mulig foring er, at variabilitet i fytoplanktonbiomasse kan pege på modstandsdygtighed over for klimaændringer. Forskere håber at kunne undersøge sådanne tendenser yderligere og fremhæve behovet for at opretholde sådanne marine tidsserier i de kommende årtier.

Rynearson ser frem til at dele den nye forskning med det videnskabelige samfund såvel som offentligheden; hun beskriver virkningen og betydningen af ​​planteplankton ved at bede en besøgende om at se de mikroskopiske organismer som græs på den afrikanske savanne. Alle dyr er afhængige af græsset, siger hun. Tilsvarende er fytoplankton nøglen til overlevelsen af ​​alle organismer i bugten.

"Fytoplankton er en vigtig fødekilde," siger hun, "så dette fald, vi ser, er vigtigt."

Vinter-forår-fytoplanktonopblomstringen starter det hele tidligt på året, starten på den årlige fodringscyklus i bugten. Blomsten giver næringsstoffer til mange dyr, inklusive dem, der kommer ud af dvale. Nu kan forskere også se, at blomstringen sker fem dage tidligere hvert årti.

"Denne begivenhed har en stor indflydelse," siger Rynearson, "og dens timing er vigtig; ændringer i økosystemet er meget følsomme. Alt handler i overensstemmelse."

Når timingen starter en proces med energioverførsel gennem fødenettet, hvad kan en potentiel mismatch betyde?

Rynearson er ikke sikker, og bemærker, at det første skridt er at forstå, hvad der sker i bunden af ​​fødenettet; Det næste vil være at se, hvordan det sporer, og hvad der forårsager disse ændringer.

Tidsseriens ugentlige dataresultater formidles til GSO og videre, stillet til rådighed gratis til to dusin partnere i hele staten ved DEM, Narragansett Bay Commission, nonprofit-agenturer og interesserede akademiske og regeringspartnere.

"Disse data er af interesse for tidsseriestudier over hele verden," siger Rynearson. "Og nu hvor vi har information om status for planteplanktonet i bunden af ​​fødenettet, kan vi sætte mål for at indsamle mere information på tværs af hele fødenettet, mens der er tid til at påvirke det."

"Folk på URI er opmærksomme på værdien af ​​tidsseriestudier og vigtigheden af ​​at finansiere dem over tid," siger Rynearson. "Der er så meget, vi kan gøre med disse data. GSO's engagement i tidsserien er uvurderlig af mange grunde, herunder URI-studerendes træning."

Og tidsserien fortsætter hver mandag morgen, klokken 7, når R/V Cap'n Bert går ud. En 53-fods hæktrawler drevet af URI's Department of Fisheries, Animal and Veterinary Sciences, Cap'n Bert sejler ud af Wickford Harbor ugentligt for at fange det nyeste datapunkt på bugten.

"Vi ønsker, at disse data fra bugten kan hjælpe med at fortælle historien om Narragansett Bay og blive læst af folk i og omkring Rhode Island, bugten og videre," siger Rynearson. "Vi ønsker at få folk til at interessere sig. Med flere mennesker, der er vidende, er det muligt at gøre en forskel."

Flere oplysninger: Patricia S. Thibodeau et al., Langsigtede fald i klorofyl a og variabel fænologi afsløret af en 60-årig estuarine plankton tidsserie, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2311086121

Journaloplysninger: Proceedings of the National Academy of Sciences

Leveret af University of Rhode Island