• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Tidigare orapporterade växtplanktontransporter från Arktis kan äventyra fiskpopulationer

    Upphovsman:Jutta Wollenburg

    Små gipskristaller kan göra växtplankton så tungt att de snabbt sjunker, transporterar stora mängder kol till havets djup. Experter från Alfred Wegener Institute observerade nyligen detta fenomen för första gången i Arktis. Som ett resultat av denna massiva algtransport, i framtiden, stora mängder näringsämnen kan gå förlorade från ytvattnet.

    När marina alger dör, de flyter vanligtvis i slowmotion till havets djup. Dock, under en expedition med forskningsisbrytaren Polarstern till Arktis våren 2015, forskare från Alfred Wegener Institute, Helmholtz Center for Polar and Marine Research (AWI) upptäckte ett fenomen som väsentligt accelererar denna transport:små gipskristaller, som bildas under frysning av salt i de porösa utrymmena på arktisk havsis, väga ner växtplankton som tung ballast, dra dem till botten inom några timmar.

    Effekten är som en expresshiss för kolet de innehåller. "Denna mekanism var tidigare helt okänd, "säger marinbiogeologen Dr Jutta Wollenburg, som upptäckte växtplanktonklumparna tyngda med gipskristaller på havsbotten under den så kallade TRANSSIZ-expeditionen. Nu, tillsammans med ett internationellt team av forskare, hon har publicerat en artikel i tidningen Vetenskapliga rapporter på denna process. "Den snabba exporten av växtplankton kan ha ett antal effekter på kolcykeln och produktiviteten i Arktis, på skalor som vi ännu inte kan förutsäga exakt. "

    Precis som växter på land, under fotosyntesen, växtplankton tar upp koldioxid, som de använder för att producera hög-energi glukosföreningar. På det här sättet, de tar upp koldioxid från atmosfären. När växtplankton dör, det börjar sjunka. Ändå når bara en liten bråkdel faktiskt havsbotten. De allra flesta växtplankton finns kvar i de översta vattenlagren där det bryts ner av bakterier, frigör sina näringsämnen och koldioxid. Däremot drar införlivade gipskristaller uppenbarligen växtplanktonklumparna ner så snabbt att det inte finns någon tid för dem att brytas ner, orsakar mer växtplanktonmassa att nå havsbotten. Om dessa kristaller drar ner växtplankton innan bakterierna kan bryta ner dem, de övre vattenskikten kan tappa näringsämnen som nitrat. Det här skulle kunna, i tur och ordning, påverka marina livsmedelswebben. Näringsämnen, som är viktiga för tillväxten av växtplankton, är knappa; i tur och ordning, växtplankton är matkällan för små kräftdjur, som själva är en häftklammer för fisk. "Dock, på grund av gipstransporten, mer mat hittar sin väg till vanligtvis matfattiga havsdjup, "säger Jutta Wollenburg." Vi har redan observerat hur den förändrade mattillströmningen har påverkat organiska djuphavssamhällen i Arktis. "

    Som sådan, detta nyligen observerade fenomen väcker ett antal nya frågor. Jutta Wollenburg märkte det först när han använde en multicorer (MUC) - en enhet utrustad med en videokamera och som används för att samla sedimentprover från havsbotten - ombord på forskningsfartyget Polarstern. "När multicorern gjorde sin nedstigning, vi såg hela tiden täta växtplanktonklumpar som sjönk snabbt, och vi hittade senare många fler utspridda på havsbotten. "

    Wollenburg blev förvånad över att ingen annan forskare någonsin rapporterat en så tät koncentration av växtplankton under ett fast islag på alla vattendjup ner till havsbotten. Med multicorer, hon tog med sig ett antal klumpar ombord. Under mikroskopet, hon kunde se det mellan algerna, det fanns otaliga centimeterlånga kristallnålar. Efter hennes återkomst till Bremerhaven, hennes kollegor tittade närmare på materialet, som de identifierade som gips. Gips består av kalcium och sulfat - mineraler som berikar havsisens porösa utrymmen under frysprocessen.

    "Vi vet nu att dessa kristaller bildas i havsis vid låga temperaturer, "säger AWI-havsisfysikern Dr. Christian Katlein." Under våren, när isen långsamt börjar smälta, stora mängder av dessa gipskristaller frigörs. "I detta speciella fall, detta hände när det första vårljuset trängde in i den tunnare isen, får skumalgerna Phaeocystis att snabbt reproducera sig och producera det som kallas en vårblomning. Tack vare växtplanktons klibbiga yta, gipskristallerna kan fästa vid det - tills klumparna blir så tunga att de sjunker snabbt.

    Detta är anmärkningsvärt, enligt Wollenburg, eftersom klimatförändringar innebär att havsis, som nu främst är förstaårsis, smälter allt mer på våren. Följaktligen, i framtiden, ytterligare gipskristaller kommer sannolikt att släppas vid vårblomningen. Vidare, havsisen blir allt ömtåligare och därmed mer transparent. Detta leder till förlängda underisblomningar. Phaeocystis kan trivas med relativt lite ljus. "Som ett resultat, de två fenomenen - blomningen och frisläppandet av gipskristaller - kan i framtiden sammanfalla oftare, "säger AWI havisekolog Dr Ilka Peeken." Om de gör det, avsevärda mängder växtplanktonmassa kan sjunka till botten av havsbotten. "Detta kan få konsekvenser för livet i Arktis:" Vi kan se en varaktig minskning av näringskoncentrationen i de övre vattenlagren, som så småningom kan påverka antalet fiskar, och därmed fiskeindustrin i regionen, säger Jutta Wollenburg.

    Upphovsman:Gerhard Drebes

    En annan fråga är om fenomenet accelererad algbiomassatransport kanske inte ger mer kol till havsbotten, där det kommer att förvaras i flera hundra år. Experter hänvisar också till denna mekanism som "biologisk kolpump".

    "Det är en tydlig möjlighet att på samma sätt, mer kol söker sig till djupet av Antarktishavet än vad som hittills har antagits, "säger Wollenburg. Följaktligen hon och hennes kollegor planerar nu att närmare analysera denna process i polarregionerna.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com