University of Rhode Island (URI) forskare uppskattar att nivån av små växtliknande varelser som kallas växtplankton i Narragansett Bay har sjunkit med hälften under det senaste halvseklet, baserat på ny analys av en långtidsstudie av bukten.
Det är vad en ny uppsats publicerad av University of Rhode Islands Graduate School of Oceanography (GSO) rapporterar – nyheter, nyligen avslöjade, som är både överraskande och oroande.
Genom att analysera buktens hela tidsserie fann forskargruppen att biomassan av växtplankton i Narragansett Bay minskade med häpnadsväckande 49 % från 1968 till 2019. Intensiteten av vinter-vårblomningen, som startar den årliga produktivitetscykeln i bukten, minskat med tiden och inträffar också tidigare varje år.
URI:s nya studie i PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) delar information från en av de längsta planktontidsserierna i världen. Ämnet för studien är inte bara en destination för generationer av Rhode Islandbor och turister utan en fruktbar forskningsplats för oceanografer på URI:s Narragansett Bay Campus.
"Många människor bor, arbetar och leker på stranden av Narragansett Bay", säger oceanografiprofessor Tatiana Rynearson, som tillhandahåller viktiga varor och tjänster till de nästan 2 miljoner människor som bor i dess vattendelare.
Även i den täta nordöstra delen av området sticker Narragansett Bay ut som en välanvänd vattenförekomst. Viken ligger mellan regioner med kalla vintrar och varma somrar, arktiska vatten i norr och varma vatten i söder, som finns på lite av en vetenskaplig sweet spot som erbjuder forskare en dynamisk miljö att studera.
På Bay Campus har Rynearson och kollegor tittat noga på förändringar av växtplankton i viken. Deras nya studie representerar den första studien av detta slag av Narragansett Bay, och erbjuder en utgångspunkt för förändringar som inträffat där sedan 1957.
Mycket har förändrats runt bukten sedan dess, och i den också.
Rynearson har regisserat Narragansett Bay Long-Term Plankton Time Series sedan 2008. År av ackumulerade data fanns på papper i ett låst förråd. Att digitalisera dessa filer (före 1997) var ett långvarigt mål för henne, och så hon och hennes team överförde dessa ögonblicksbilder av Narragansett Bay från det analoga 1960-talet till 90-talet, och fick så småningom en komplett datauppsättning av långsiktig information om bukten. .
"Det finns så mycket värde i denna unika data, som har legat kvar under decennierna", säger hon. "Nu har vi all denna vackra data i en form som vi bättre kan komma åt och dela med världen."
Rynearson krediterar huvudförfattaren och tidigare URI-postdoktor Patricia Thibodeau (nu vid University of New England) för att ha fört in datastocken in i den digitala tidsåldern, en mödosam process som tog nästan ett år. När det väl var helt digitaliserat var det dags att bedöma resultaten, med samarbetspartnern Gavino Puggioni på URI:s avdelning för datavetenskap och statistik.
De delade sina resultat med David Borkman (Ph.D. '02) vid Rhode Islands Department of Environmental Management, som samlade in studieprover när han var student och senare postdoc vid URI. Borkman är nu ledande miljöforskare inom skaldjursvattenkvalitet vid DEM, och utför vattenanalyser för staten.
"Planktontidsserien är extremt värdefull", säger han.
Tidsserien ger ett användbart sammanhang om överflöd av växtplankton och samhällssammansättning under en period av klimatförändringar och näringsförändringar i Narragansett Bay. Borkman noterar att denna långsiktiga växtplanktoninformation är särskilt användbar när ovanliga händelser inträffar, som 1985 års "brun tidvatten", enstaka sommar "rostvatten" och 2016–2017 års blomning av Pseudo-nitzschia, en typ av växtplankton som kan orsaka skadliga algblomningar (HAB). De veckovisa observationerna av vikens växtplankton är därför en viktig del av Rhode Islands ansträngningar att övervaka HAB.
"Primärproducenter" i den marina miljön, växtplankton är liten till storleken men stor i påverkan, underblåser lokala näringsnät, indikerar miljökvalitet och pekar mot klimattrender. De lokala nedgångarna speglar de som observerats på andra håll i Mainebukten, den australiensiska kusten och Svarta havet.
En möjlig silverkant är att variationen i växtplanktonbiomassa kan peka på motståndskraft inför klimatförändringar. Forskare hoppas kunna undersöka sådana trender ytterligare och lyfta fram behovet av att upprätthålla sådana marina tidsserier under kommande decennier.
Rynearson ser fram emot att dela den nya forskningen med det vetenskapliga samfundet, såväl som allmänheten; hon beskriver effekten och betydelsen av växtplankton genom att be en besökare att föreställa sig mikroskopiska organismer som gräs på den afrikanska savannen. Alla djur förlitar sig på gräset, säger hon. På samma sätt är växtplankton nyckeln till överlevnaden för alla organismer i viken.
"Vyttoplankton är en viktig födokälla", säger hon, "så den här minskningen vi ser är viktig."
Vinter-vårväxtplanktonblomningen sätter igång det hela tidigt på året, starten på den årliga utfodringscykeln i viken. Blomningen ger näringsämnen till många djur, inklusive de som kommer ut ur viloläget. Nu kan forskare också se att blomningen sker fem dagar tidigare varje decennium.
"Den här händelsen har en stor inverkan", säger Rynearson, "och dess timing är viktig; förändringar i ekosystemet är mycket känsliga. Allt fungerar i samklang."
När tidpunkten startar en process för energiöverföring genom näringsväven, vad kan en potentiell obalans betyda?
Rynearson är inte säker, och noterar att det första steget är att förstå vad som händer vid basen av näringsväven; nästa kommer att vara att se hur det spårar och vad som orsakar dessa ändringar.
Tidsseriens veckodataresultat kommuniceras till GSO och vidare, tillhandahålls gratis till två dussin partners över hela staten vid DEM, Narragansett Bay Commission, ideella organ och intresserade akademiska och statliga partner.
"Denna data är av intresse för tidsseriestudier över hela världen," säger Rynearson. "Och nu när vi har information om växtplanktonets status på botten av näringsväven kan vi sätta upp mål för att samla in mer information över hela näringsväven, samtidigt som det finns tid att påverka det."
"Människor på URI är medvetna om värdet av tidsseriestudier och vikten av att finansiera dem över tid", säger Rynearson. "Det finns så mycket vi kan göra med denna data. GSO:s engagemang för tidsserien är ovärderlig av många anledningar, inklusive URI-studentutbildning."
Och tidsserien fortsätter varje måndag morgon, klockan 07.00, när R/V Cap'n Bert ger sig ut. En 53-fots aktertrålare som drivs av URI:s Department of Fisheries, Animal and Veterinary Sciences, Cap'n Bert seglar ut från Wickfords hamn varje vecka för att fånga den senaste datapunkten på viken.
"Vi vill att dessa data från bukten ska hjälpa till att berätta historien om Narragansett Bay och läsas av människor i och runt Rhode Island, bukten och bortom," säger Rynearson. "Vi vill få folk intresserade. Med fler kunniga människor är det möjligt att göra skillnad."
Mer information: Patricia S. Thibodeau et al, Långsiktiga nedgångar i klorofyll a och variabel fenologi avslöjas av en 60-årig estuarin plankton-tidsserie, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI:10.1073/pnas.2311086121
Journalinformation: Proceedings of the National Academy of Sciences
Tillhandahålls av University of Rhode Island
