Hvordan klimaændringer ødelægger oceanernes biologiske ur med ukendte langsigtede konsekvenser

Hvert år på planetens midterbreddegrader opstår et ejendommeligt fænomen kendt som fytoplanktonforårsopblomstringen. Synlige fra rummet er spektakulære store og flygtige filamentlignende nuancer af grøn og blå formet af havstrømmene.

Planteplanktonopblomstringerne består af et utal af mikroskopiske algeceller, der vokser og akkumuleres ved havets overflade som et resultat af starten af ​​længere dage og færre storme – ofte forbundet med bevægelsen ind i foråret.

Tidspunktet for fytoplanktonforårsopblomstringen vil dog sandsynligvis blive ændret som reaktion på klimaændringer. Ændringer, som vil påvirke – på godt og ondt – de mange arter, der er økologisk tilpasset til at drage fordel af den forbedrede fodringsmulighed, som blomstringen repræsenterer på afgørende stadier af deres udvikling.

Finjusteret økologisk tilpasning

Planteplanktonopblomstringer er i nogle aspekter metronomer af de årlige oceaniske cyklusser, som mange arters biologiske ure er synkroniseret med.

Et eksempel er zooplanktonet Calanus finmarchicus , en klasse af mikroorganismer, der kun er i stand til at svømme op og ned gennem vandsøjlen. Calanus finmarchicus normalt tilbringer vinteren i diapause - den marine version af dvale - og overlever på deres akkumulerede energireserver i det dybe hav. I det øjeblik, de finder passende om foråret, rejser de sig fra afgrunden for at græsse på blomstringen og formere sig.

Fisk og skaldyr er også tilpasset denne naturlige metronom.

For nogle arter, såsom rejer, lægger hunnerne strategisk deres æg i vandet forud for disse opblomstringer, så deres unger vil have rigeligt med føde fra det øjeblik, de klækkes

Hvor utroligt det end ser ud, kan nogle arter "beregne" æggenes inkubationsperiode, så æg klækkes i gennemsnit inden for en uge efter den forventede forårsblomstring.

Et spørgsmål om timing

Det er desværre her, klimaforandringerne kommer ind i ligningen. Hvad der var normalt i fortiden, kan meget vel ændre sig hurtigere, end marine arter kan tilpasse sig.

Zooplankton og fiskelarver udgør hovedparten af ​​det, havforskere kalder sekundær produktion. Sekundær produktion er et centralt trofisk niveau, der forbinder primær produktion (fytoplanktonet bruger solens lys til at producere biomasse) og højere trofiske niveauer, såsom fisk og havpattedyr.

Dette store forhold er kendt som en trofisk kaskade, da dyreplanktonet bliver spist af de små fisk, og de små fisk til gengæld bliver spist af de større fisk. Et helt økosystem, der slår på et ur, der i vid udstrækning bestemmes af tidspunktet for fytoplanktonforårsopblomstringen, forhåbentlig synkroniseret med andre arters biologiske ure.

Enhver ændring af tidspunktet for forårsopblomstringen, f.eks. som følge af klimaændringer, kan potentielt have katastrofale konsekvenser for dyreplanktonpopulationers overlevelse sammen med de fisk og økosystemer, der er afhængige af denne rigelige fødevare.

Denne teori er kendt som match/mismatch-hypotesen og postulerer, at forbrugerens energibehov bør "matche" den maksimale ressourcetilgængelighed

En ny forståelse

På Newfoundland- og Labrador-soklen i det nordvestlige Atlanterhav starter forårsopblomstringen generelt tidligere i syd (midten af ​​marts på Grand Banks of Newfoundland) og senere i nord (slutningen af ​​april på den sydlige Labrador-hylde).

Den syd-til-nord-udvikling af opblomstringen blev længe antaget at være relateret til havisens årlige tilbagetog i regionen. Men da havisens varighed og rumlige udstrækning er blevet dramatisk reduceret i Atlanterhavet Canada i løbet af de seneste år, er forholdet mellem havisen og tidspunktet for opblomstringen svækket.

Jeg – sammen med et team af forskere fra hele Canada – foreslog en ny teori til at forklare begyndelsen af ​​forårsblomstringen på Newfoundland og Labrador-hylderne.

Vores teori peger på, at overgangen fra vinter til forår er nøglen til at udløse blomstringen. Om vinteren holder kolde og stormfulde forhold havet godt blandet. Men forårets ankomst bringer roligere vinde og opvarmende temperaturer - kombineret med øgede ferskvandsstrømme. Disse forhold får havet til at omorganisere sig i lag med forskellig tæthed - et fænomen kaldet re-stratificering.

Re-stratificering forhindrer effektivt fytoplanktoncellerne i de øvre lag i at blive let blandet i havkræfternes malstrøm. Deres ophobning ved havets overflade skaber blomstringen.

Denne nye mekanisme forudsiger med succes timingen af ​​fytoplanktonforårsopblomstringen over mere end to årtier. Det giver os også mulighed for bedre at forstå de konsekvenser, som klimaændringer har på vores have.

Økologisk betydning

Beliggende ved sammenløbet af subarktiske og subtropiske havstrømme er Newfoundland og Labrador-soklen naturligt udsat for store udsving i sit klima, hvilket påvirker tidspunktet for blomstringen.

Vores undersøgelse har vist, at et varmere klima er forbundet med tidligere re-stratificering, tidligere fytoplanktonopblomstringer og en højere overflod af vigtige zooplanktonarter såsom Calanus finmarchicus i regionen.

Denne opdagelse åbner døren til en bedre forståelse af blomstringsdynamikken og de oceaniske forhold, der driver økosystemets sundhed.

Den gode nyhed for en kold region som Newfoundland- og Labrador-soklen er, at et varmere klima med mildere kilder, som dem vi har set i de senere år, vil føre til flere og mere rigelige niveauer af fytoplankton - med klare fordele for økosystemernes produktivitet .

Men hvor længe disse ændringer vil forblive positive i et skiftende klima, kan vi ikke sige.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.