Det sydlige Ocean driver en massiv opblomstring af bittesmå planteplankton

Forskere har afsløret de havforhold, der understøtter en massiv sommeropblomstring af alger, der strækker sig over 16 procent af det globale hav. Kendt som det store kalcitbælte, denne tætte gruppe af et mikroskopisk planteplankton, coccolithophores, kan ses på satellitbilleder, mens turkis hvirvler i det mørkeblå vand i Sydhavet.

"Satelitter ser lyset reflekteret af coccolithophores, " sagde Barney Balch, seniorforsker ved Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Under et kraftigt mikroskop, du kan se det er fordi de omgiver sig med indviklede, hvide plader lavet af calciumcarbonat. Disse kridtplader fungerer som millioner af små ophængte spejle, reflekterer sollys tilbage fra havet mod NASAs jordobservationssatellitter."

Balch var en del af et internationalt team af forskere fra Bigelow Laboratory, University of Southampton (Storbritannien), National Oceanography Center i Southampton, og Bermuda Institute of Ocean Science, der undersøgte de forhold, der gør blomstringen mulig, og økologien af ​​de fytoplanktonarter, der udgør den. De har for nylig offentliggjort deres resultater i tidsskriftet Biogeovidenskab .

"Forbindelserne mellem havets kemi og populationer af coccolithophores og kiselalger er ikke ligetil, " sagde hovedforfatter Helen Smith, en forsker fra University of Southampton. "For fuldt ud at forstå samspillet mellem disse to vigtige planteplanktongrupper og havmiljøet, vi var nødt til at opretholde en holistisk tilgang til dataindsamling og analyse."

Holdet fandt ud af, at havoverfladetemperaturen, næringsstofniveauer, og kuldioxidkoncentrationen var de vigtigste faktorer ved bestemmelsen af, hvor arter af coccolithophores og diatoméer, en anden type mikroskopisk planteplankton, dyrke. Som forventet, opløst jern var en nøglefaktor i at kontrollere planktonpopulationerne.

"Alt planteplankton har brug for jern for at vokse, og det er generelt en mangelvare i det sydlige ocean, " sagde Ben Twining, seniorforsker og midlertidig præsident ved Bigelow Laboratory. "Coccolithophores - men ikke nødvendigvis kiselalger - var mere rigelige på steder med forhøjet jern."

Ja, kiselalger har også brug for silica for at bygge deres eksoskeletoner af glas. Great Calcite Belt-vand har ikke nok kiselsyre til at understøtte store kiselalger, som typisk findes i de mest produktive dele af verdenshavene. Dette skaber en mulighed for arter af bittesmå planteplankton til at trives, herunder coccolithophores og ekstremt små diatome arter. Som resultat, små planteplankton dominerer regionen.

"Ingen enkelt miljøfaktor var ansvarlig for variabiliteten i fytoplankton i vores undersøgelse, som fremhæver kompleksiteten af ​​coccolithophore og kiselalger succes inden for sommerens Store Calcitbælte, " sagde Smith.

Desuden, forskerne fandt grund til at stille spørgsmålstegn ved den rolle i kulstoffjernelsen, som det sydlige ocean menes at spille i det globale kulstofkredsløb, i hvert fald i Det Store Kalcitbælte. Når coccolithophores bygger deres kridtplader, de fjerner kulstof fra vandet, men den proces frigiver også kuldioxid tilbage til overfladehavet og atmosfæren.

I hele det sydlige ocean, de tætte mineralskaller af coccolithophores og kiselalger ballast synkende partikler af organisk affald. Denne proces med at trække kulstof ned i havets dybder og væk fra atmosfæren kaldes den biologiske kulstofpumpe. Den coccolithophore-funktion, der danner Det Store Calcitbælte, er så stor, imidlertid, at det kan ændre sommerens vandkemi.

"Når vi damper gennem Det Store Kalcitbælte, vi ser, at der er hot-spots med forhøjet kuldioxid, på et sted, der generelt forbliver en stor kulstofdræn, " sagde professor Nicholas Bates, en medforfatter fra Bermuda Institute of Ocean Science.

Denne konstatering forbedrer integriteten af ​​globale kulstofkredsløbsmodeller, som kan hjælpe videnskabsmænd over hele verden med at forudsige kuldioxidens skæbne i atmosfæren.

Balch og hans team vil fortsætte med at studere virkningerne af coccolithophores på det globale hav, at gennemføre krydstogter støttet af National Science Foundation i 2019 og 2020 til Det Indiske Ocean. Koldt overfladevand i Store Calcitbælt-regionen synker dybt under varmere, mindre tæt vand mod nord. Fyrre år senere, at vandoverfladen igen nærmer sig ækvator, med næringsstoffer, der anslår 75 procent af mikroskopisk plantevækst i troperne og subtroperne.

"Vi tror, ​​at fytoplanktonet i Det Store Calcitbælte grundlæggende betinger dette vand, før det synker, forme, hvad der vil vokse nær ækvator, når vandet dukker op årtier senere, " sagde Balch.