Har du ind i problemer? De små havdyr med global indflydelse

Den mærkelige metalkasse trukket fra bølgerne og op på skibets dæk ligner et rumskib, der er fisket fra et barns fantasi.

Men da videnskabsmanden Clare Ostle åbner den og trækker silkerullerne frem indeni, leder hun efter det afslørende grønne skær fra nogle af de vigtigste væsner på Jorden:plankton.

Dette er en Continuous Plankton Recorder, torpedo-lignende enheder, der i 90 år er blevet bugseret af handelsfartøjer og fiskerbåde på et stort netværk af ruter.

De hjælper forskere med bedre at forstå havet ved at samle nogle af dets mindste indbyggere.

Det, de har set, er, at når klimaændringerne opvarmer havene, er plankton på vej – med potentielt dybtgående konsekvenser for både havets liv og mennesker.

Plankton – organismer, der transporteres på tidevandet – er grundlaget for det marine fødenet.

Men de er også en del af et indviklet afbalanceret system, der hjælper med at holde os alle i live.

Ud over at de hjælper med at producere meget af den ilt, vi indånder, er de en afgørende del af det globale kulstofkredsløb.

"Den store ting, vi ser, er opvarmning," siger Ostle, koordinator for Pacific CPR Survey, til AFP, da hun demonstrerer planktonoptageren ud for Plymouths kyst i Storbritannien.

CPR-undersøgelsen har dokumenteret et afgørende skift af plankton mod begge polerne i de seneste årtier, efterhånden som havstrømmene ændrer sig, og mange havdyr tager mod køligere områder.

Mindre varmtvandsplankton erstatter også mere nærende koldtvandsplankton, ofte også med forskellige sæsonbestemte cyklusser, hvilket betyder, at de arter, der lever af dem, også skal tilpasse sig eller bevæge sig.

"Den store bekymring er, når ændringer sker så hurtigt, at økosystemet ikke kan komme sig," siger Ostle og tilføjer, at dramatiske temperaturstigninger kan få "hele fiskerier til at kollapse".

Da næsten halvdelen af ​​menneskeheden er afhængig af fisk for omkring 20 procent af deres animalske protein, kan dette være ødelæggende.

Biologisk pumpe

Plankton er en samlebetegnelse fra græsk for "drift" og omfatter alt fra fotosyntesebakterier mange gange mindre end bredden af ​​et menneskehår til vandmænd med lange slæbende ranker.

Der er to hovedtyper:fytoplankton, forskellige plantelignende celler, almindeligvis kaldet alger; og zooplankton, dyr som krill og larverne fra fisk, krabber og andre havdyr.

Planteplankton fotosyntese ved hjælp af solens stråler til at omdanne C02 til energi og ilt.

Faktisk anslår forskere, at havene producerer omkring halvdelen af ​​ilten på Jorden, og det er for det meste takket være fytoplankton.

De er også afgørende for havets "biologiske kulstofpumpe", som hjælper havet med at låse mindst en fjerdedel af C02 ud fra afbrænding af fossile brændstoffer.

Mens træer lagrer kulstof i træ og blade, lagrer fytoplankton det i deres kroppe.

Det passerer gennem fødenettet, hvor planteplankton forbruges af zooplankton, som igen bliver spist af væsner fra fugle til hvaler.

"Stort set alt, hvad du kan tænke på i havet på et eller andet tidspunkt af dets livscyklus, vil spise plankton," siger CPR Survey-chef David Johns.

Når organisk materiale fra dødt plankton eller deres rovdyr synker til havbunden, tager det kulstof med sig.

'Eskalerende påvirkninger'

Men forskere advarer om, at klimaændringer har stresset systemet, med stigende havtemperaturer, færre næringsstoffer, der når den øverste del af havet fra dybet, og øgede niveauer af C02-forsurende havvand.

Klimaforandringerne har "udsat havets og kystnære økosystemer for forhold, der er uden fortilfælde gennem århundreder til årtusinder med konsekvenser for havlevende planter og dyr rundt om i verden," siger FN's mellemstatslige panel om klimaændringer (IPCC) i et lækket udkast til rapport om klima. virkninger, der forventes offentliggjort næste år, som forudsiger "eskalerende påvirkninger af livet i havet".

Mens fytoplankton er relativt modstandsdygtigt og sandsynligvis vil fortsætte med at skifte territorium, efterhånden som havene bliver varme, forventer IPCC, at forværrede forhold i havene i sidste ende vil føre til et samlet fald i dette århundrede.

Den gennemsnitlige globale fytoplanktonbiomasse – et mål for totalvægt eller mængde – forventes at falde med omkring 1,8 til seks procent, afhængigt af niveauet af emissioner.

Men på grund af dens store betydning kan selv beskedne reduktioner "forstærke det marine fødenet", hvilket i sidste ende kan føre til reduktioner i livet i havet med omkring fem til 17 procent.

Der kan også være "ændringer i kulstofcyklus og kulstofbinding, efterhånden som vores planktonsamfund ændrer sig" med mindre plankton, der potentielt trækker mindre C02 ned, siger planktonøkolog Abigail McQuatters-Gollop fra Plymouth University.

Mens globale ledere forbereder sig på at mødes til et afgørende FN-topmøde om klimaændringer, er spørgsmålet et skarpt eksempel på, hvordan accelererende menneskelige påvirkninger destabiliserer indviklede livsopretholdende systemer.

Tænker småt

At tackle dette er ikke så simpelt som at plante træer, bemærker McQuatters-Gollop.

Men bæredygtigt fiskeri, reduktion af forurenende stoffer og begrænsning af C02-emissioner kan alle bidrage til at forbedre havets sundhed.

Tidligere siger hun, at bevaring har fokuseret på "de store ting, de søde ting eller de ting, der er direkte penge værd" - som hvaler, skildpadder og torsk.

Men alle er afhængige af plankton.

Selvom denne "blindhed" kan skyldes, at de er mikroskopiske, kan folk se planktonspor på stranden – i skum på bølger eller det natlige glimt af bioluminescens.

Eller på børne-tv-showet "Svampebob Firkant", hvis karakter Plankton er "den mest berømte plankton derude", siger McQuatters-Gollop.

And when they "bloom" in vast numbers, plankton are visible from space, turning the water a startling emerald, or creating Van Gogh swirls of milky blue, in seasonal displays critical for ocean life.

Like land plants, phytoplankton need nutrients like nitrates, phosphates and iron to grow.

But they can have too much of a good thing:The runoff of nitrogen-rich fertilisers is blamed for creating harmful algae blooms, like the glutinous "sea snot" off Turkey's coast this year.

These can poison marine life or choke oxygen out of the water and may be exacerbated by warming, warns the IPCC.

Meanwhile, research published in Nature last month found that iron carried in smoke from huge 2019 and 2020 wildfires in Australia sparked a giant swell of phytoplankton thousands of miles away, which could have sucked up substantial amounts of C02.

Blooms can be seeded by nutrients from sand storms or volcanic eruptions and it is these "natural processes" that have inspired David King, founder of the Centre for Climate Repair at Cambridge.

King supports a hotly-debated idea to "fertilise" plankton blooms by sprinkling iron on the surface.

The theory is that this would not only help suck up more C02, but lead to a surge of ocean life, including eventually helping to increase whale populations that have been devastated by hunting.

More whales equals more whale poo, which is full of the nutrients plankton need to bloom, and King hopes could restore a "wonderful circular economy" in the seas.

A pilot project will try the technique in an area of the Arabian Sea carefully sealed off in a "vast plastic bag", but King acknowledges that the idea raises fears of unintended consequences:"We certainly don't want to de-oxygenate the oceans and I'm pretty confident we won't."

Sea mysteries

Ocean organisms have been photosynthesising for billions of years—long before land plants. But we still have much to learn about them.

It was only in the 1980s that scientists named the planktonic bacteria prochlorococcus, now thought to be the most abundant photosynthesiser on the planet.

Some "drifters" it turns out can swim, while others are masters of communal living.

Take the partnership between corals and plankton—it is so important that when it breaks due to warming the corals bleach.

Or Acantharea, a single cell shaped like a snowflake that can gather photosynthesising algae and manipulate them into an energy-generating "battery pack", says Johan Decelle, of the French research institute CNRS and the University of Grenoble Alpes.

They have been "overlooked" because they dissolve in the chemicals used by scientists to preserve samples.

To study plankton under a high-resolution electron microscope, Decelle used to collect samples at the French coast and drive for hours back to Grenoble with them in a special cool box.

But this year he worked with the European Molecular Biology Laboratory on a pioneering project bringing high-tech freezing virtually onto the beach.

This enables the study of these delicate organisms as close as possible to their natural environment.

By contrast, Continuous Plankton Recorders end up mashing their samples into "roadkill", says Ostle.

But the value of the survey, which began in 1931 to understand how plankton affected herring stocks, comes from decades of data.

Scientists have used it to look back to track climate changes and it played an important role in the recognition of microplastics.

Ostle used CPR ships' logs to show that "macroplastics" like shopping bags were already in the seas in the 1960s.

By the time it was awarded a Guinness World Record last year for the greatest distance sampled by a marine survey, it had studied the equivalent of 326 circumnavigations of the planet.

From the boat in Plymouth, the water appears calm as sunlight slides across its surface. But every drop is teeming with life.

"There's just a whole galaxy of things going on under there," Ostle says.