Et regimeskifte sker i Ishavet, siger forskere

Forskere ved Stanford University har opdaget et overraskende skift i Ishavet. Eksploderende blomster af planteplankton, de små alger i bunden af ​​et fødevæv toppet af hvaler og isbjørne, har drastisk ændret Arktis evne til at omdanne atmosfærisk kulstof til levende stof. I løbet af det sidste årti, stigningen har erstattet tab af havis som den største drivkraft for ændringer i optagelse af kuldioxid af planteplankton.

Undersøgelsen vises 10. juli i Videnskab . Seniorforfatter Kevin Arrigo, en professor i Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth), sagde, at den voksende indflydelse af planteplanktonbiomasse kan repræsentere et "betydeligt regimeskifte" for Arktis, en region, der varmes hurtigere end andre steder på Jorden.

Undersøgelsen fokuserer på primær nettoproduktion (NPP), et mål for, hvor hurtigt planter og alger omdanner sollys og kuldioxid til sukker, som andre væsener kan spise. "Satserne er virkelig vigtige i forhold til, hvor meget mad der er til resten af ​​økosystemet, "Arrigo sagde." Det er også vigtigt, fordi dette er en af ​​de vigtigste måder, CO ₂ bliver trukket ud af atmosfæren og ud i havet. "

En fortykkende suppe

Arrigo og kolleger fandt ud af, at NPP i Arktis steg 57 procent mellem 1998 og 2018. Det er et hidtil uset spring i produktiviteten for et helt havbassin. Mere overraskende er opdagelsen, at mens NPP -stigninger oprindeligt var knyttet til tilbagetrækning af havis, produktiviteten fortsatte med at stige, selv efter at smeltningen bremsede omkring 2009. "Stigningen i NPP i løbet af det sidste årti skyldes næsten udelukkende en nylig stigning i fytoplanktonbiomasse, "Sagde Arrigo.

Sagt på en anden måde, disse mikroskopiske alger metaboliserede engang mere kulstof i hele Arktis, simpelthen fordi de fik mere åbent vand over længere vækstsæsoner, takket være klimadrevne ændringer i isdækket. Nu, de vokser mere koncentrerede, som en fortykkende algesuppe.

"I en given mængde vand, flere planteplankton var i stand til at vokse hvert år, "sagde hovedstudieforfatter Kate Lewis, der arbejdede på forskningen som ph.d. studerende i Stanfords Institut for Jordsystemvidenskab. "Det er første gang, at dette er blevet rapporteret i Det Arktiske Ocean."

Nye fødevarer

Planteplankton kræver lys og næringsstoffer for at vokse. Men tilgængeligheden og sammenblandingen af ​​disse ingredienser i hele vandsøjlen afhænger af komplekse faktorer. Som resultat, selvom arktiske forskere har observeret, at fytoplanktonblomstrer er gået i overkørsel i de seneste årtier, de har diskuteret, hvor længe bommen kan vare, og hvor højt den må klatre.

Ved at samle en massiv ny samling af havfarvemålinger til Ishavet og bygge nye algoritmer til at estimere fytoplanktonkoncentrationer fra dem, Stanford -teamet afdækkede beviser for, at fortsatte produktionsstigninger måske ikke længere er så begrænset af knappe næringsstoffer, som man engang havde mistanke om. "Det er stadig tidlige dage, men det ser ud til, at der nu er et skift til større næringsstoffer, "sagde Arrigo, Donald og Donald M. Steel Professor i jordvidenskab.

Forskerne antager, at en ny tilstrømning af næringsstoffer strømmer ind fra andre oceaner og fejer op fra Arktis dybder. "Vi vidste, at Arktis havde øget produktionen i de sidste par år, men det virkede muligt, at systemet bare genbrugte det samme lager af næringsstoffer, "Sagde Lewis." Vores undersøgelse viser, at det ikke er tilfældet. Planteplankton absorberer mere kulstof år efter år, da nye næringsstoffer kommer ind i dette hav. Det var uventet, og det har store økologiske virkninger. "

Afkodning af Arktis

Forskerne var i stand til at udtrække disse indsigter fra målinger af det grønne plantepigment klorofyl taget af satellitsensorer og forskningskrydstogter. Men på grund af lysets usædvanlige samspil, farve og liv i Arktis, arbejdet krævede nye algoritmer. "Det Arktiske Ocean er det vanskeligste sted i verden at foretage satellitfjerningsmåling, "Forklarede Arrigo." Algoritmer, der fungerer alle andre steder i verden - der ser på havets farve for at bedømme, hvor meget planteplankton der er - virker slet ikke i Arktis. "

Vanskeligheden skyldes til dels en enorm mængde indgående te-farvet flodvand, som bærer opløst organisk stof, som fjernsensorer tager fejl af klorofyl. Yderligere kompleksitet kommer fra de usædvanlige måder, hvorpå planteplankton har tilpasset sig Arktis ekstremt lave lys. "Når du bruger globale satellitfjernsensningsalgoritmer i Ishavet, du ender med alvorlige fejl i dine skøn, "sagde Lewis.

Alligevel er disse fjernfølelsesdata afgørende for at forstå langsigtede tendenser på tværs af et havbassin i et af verdens mest ekstreme miljøer, hvor en enkelt direkte måling af NPP kan kræve 24 timers arbejde døgnet rundt af et team af forskere ombord på en isbryder, Sagde Lewis. Hun kuraterede omhyggeligt sæt af havfarve og NPP -målinger, brugte derefter den kompilerede database til at bygge algoritmer tilpasset Arktis unikke forhold. Både databasen og algoritmerne er nu tilgængelige til offentlig brug.

Arbejdet er med til at belyse, hvordan klimaforandringer vil præge Ishavets fremtidige produktivitet, fødevareforsyning og kapacitet til at optage kulstof. "Der vil være vindere og tabere, "Arrigo sagde." Et mere produktivt Arktis betyder mere mad til masser af dyr. Men mange dyr, der har tilpasset sig til at leve i et polært miljø, finder livet vanskeligere, da isen trækker sig tilbage. "

Fytoplanktonvækst kan også nå at være synkroniseret med resten af ​​madvejen, fordi is smelter tidligere på året. Læg dertil sandsynligheden for mere skibstrafik, når arktiske farvande åbner sig, og det faktum, at Arktis simpelthen er for lille til at tage en stor bid af verdens drivhusgasemissioner. "Det optager meget mere kulstof, end det plejede at optage, "Sagde Arrigo, "men det er ikke noget, vi kommer til at kunne stole på for at hjælpe os ud af vores klimaproblem."