Kunne tang hjælpe med at lindre havforsuring?

Æterisk, svajende søjler af brun tang langs Californiens kyster vokser op gennem vandsøjlen, kulminerende i en tæt overflade af tykke blade, der giver hjem og tilflugtssted for adskillige havdyr. Der er spekulationer om, at disse gigantiske alger kan beskytte kystnære økosystemer ved at hjælpe med at lindre forsuring forårsaget af for meget atmosfærisk kulstof, der absorberes af havene.

En ny on-site, tværfaglig analyse af kæmpe tang i Monterey Bay ud for Californiens kyst søgte yderligere at undersøge tangens forsuringspotentiale. "Vi taler om tangskove, der beskytter kystmiljøet mod havforsuring, men under hvilke omstændigheder er det sandt og i hvilket omfang?" sagde studieteammedlem Heidi Hirsh, en ph.d. studerende på Stanford's School of Earth, Energi- og miljøvidenskab (Stanford Earth). "Denne slags spørgsmål er vigtige at undersøge, før man forsøger at implementere dette som en strategi for afbødning af havforsuring."

Holdets resultater, offentliggjort den 22. oktober i tidsskriftet JGR Oceans , vis, at nær havets overflade, vandets pH var lidt højere, eller mindre sure, tyder på, at tangens baldakin reducerer surhedsgraden. Imidlertid, disse effekter strakte sig ikke til havbunden, hvor følsomme koldtvandskoraller, pindsvin og skaldyr bor, og den største forsuring er sket.

"En af de vigtigste ting for mig er begrænsningen af ​​de potentielle fordele ved tangproduktivitet, " sagde Hirsh, hovedforfatteren på undersøgelsen.

Hvorfor tang?

Kelp er en økologisk og økonomisk vigtig basisart i Californien, hvor skovene er rige på næringsstoffer, klippebundkyster. En af de skadelige virkninger af øget kulstof i atmosfæren er dets efterfølgende absorption af planetens oceaner, som forårsager forsuring - en kemisk ubalance, der kan have en negativ indvirkning på marine økosystemers generelle sundhed, herunder dyr, folk er afhængige af for at få mad.

Kelp er blevet målrettet som en potentielt forbedrende art til dels på grund af dens hurtige vækst - op til 5 tommer om dagen - hvorunder den gennemgår en stor mængde fotosyntese, der producerer ilt og fjerner kuldioxid fra vandet. I Monterey Bay, virkningerne af kæmpe tang er også påvirket af sæsonbestemt opblomstring, når dybt, næringsrige, stærkt surt vand fra Stillehavet trækkes mod bugtens overflade.

"Det er denne meget komplicerede historie om at afvikle, hvor fordelen kommer fra - hvis der er en fordel - og vurdere det på en site-by-site basis, fordi de forhold, som vi observerer i det sydlige Monterey Bay, muligvis ikke gælder for andre tangskove, " sagde Hirsh.

Forskerne etablerede operationer på Stanfords Hopkins Marine Station, et havlaboratorium i Pacific Grove, Californien, og indsamlede data offshore fra anlægget i en 300 fod bred tangskov. Medforfatter Yuichiro Takeshita fra Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) leverede pH-sensorer, der blev fordelt over hele området for at forstå kemiske og fysiske ændringer i forbindelse med vandprøvetagning.

"Vi bevæger os ud over blot at indsamle flere kemidata og faktisk finde ud af, hvad der ligger bag mønstrene i disse data, " sagde co-principal investigator Kerry Nickols, en assisterende professor ved California State University, Northridge. "Hvis vi ikke så på vandegenskaberne i forhold til, hvordan de ændrer sig og forskellene mellem toppen og bunden af ​​tangskovene, vi ville virkelig ikke forstå, hvad der foregår."

Med den nye højopløsning, lodrette målinger af pH, opløst ilt, saltholdighed og temperatur, forskerne var i stand til at skelne mønstre i havvandskemien omkring tangskoven. Om natten, da de forventede at se mere surt vand, vandet var faktisk mindre surt i forhold til målinger i dagtimerne - et resultat, de antager, var forårsaget af opstrømning af sure, iltfattigt vand i løbet af dagen.

"Det var vildt at se pH-værdien stige i løbet af natten, da vi forventede øget surhedsgrad som en funktion af tangrespiration, " sagde Hirsh. "Det var en tidlig indikator for, hvor vigtigt det fysiske miljø var for at drive det lokale biogeokemiske signal."

Design af en naturbaseret løsning

Mens dette projekt så på tangs potentiale til at ændre det lokale miljø på kort sigt, det åbner også dørene til forståelse af langsigtede virkninger, ligesom evnen til at dyrke 'blåt kulstof, ' undervandsbinding af kuldioxid.

"En af grundene til at gøre dette er at muliggøre design af tangskove, der kan betragtes som en blå kulstof-mulighed, " sagde medforfatter Stephen Monismith, Obayashi-professoren på School of Engineering. "Det er virkelig vigtigt at forstå præcis, hvordan kelp fungerer mekanisk og kvantitativt."

Selvom tangskovenes afbødningspotentiale i krontaget ikke nåede de følsomme organismer på havbunden, forskerne fandt et generelt mindre surt miljø i tangskoven sammenlignet med uden for den. De organismer, der lever i baldakinen eller kunne bevæge sig ind i den, vil højst sandsynligt drage fordel af tangens lokale forsuringslindring, de skriver.

En model for fremtidig undersøgelse

Forskningen fungerer også som model for fremtidig undersøgelse af havet som et tredimensionelt, flydende levested, ifølge medforfatterne.

"Det nuværende vidensæt er ret stort, men det har en tendens til at være disciplinært - det er ret sjældent at bringe alle disse elementer sammen for at studere et komplekst kystsystem, " sagde co-PI Rob Dunbar, W.M. Keck Professor ved Stanford Earth. "På en måde, vores projekt var en slags model for, hvordan en syntetisk undersøgelse, der samler mange forskellige felter, kunne udføres."