Met behulp van een satelliet in een baan om de aarde hebben onderzoekers de eerste wereldwijde analyse van de gezondheid en productiviteit van oceaanplanten uitgevoerd. Met behulp van de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) op NASA's Aqua-satelliet, hebben wetenschappers voor het eerst op afstand de hoeveelheid fluorescerend rood licht van het oceaanfytoplankton gemeten en beoordeeld hoe efficiënt de microscopisch kleine planten zonlicht en voedingsstoffen door fotosynthese in voedsel veranderen. Nu ze over hun eerste gegevens beschikken, zouden deze methode wetenschappers in staat moeten stellen de gezondheid van onze oceanen effectief in de gaten te houden. Dus wat hebben ze tot nu toe ontdekt?
In de afgelopen twee decennia hebben wetenschappers verschillende satellietsensoren gebruikt om de hoeveelheid en distributie van het groene pigment chlorofyl te meten, een indicator voor de hoeveelheid planten in de oceaan. Maar met MODIS is “roodlichtfluorescentie” waargenomen boven de open oceaan.
"Chlorophyll geeft ons een beeld van hoeveel fytoplankton aanwezig is", zegt Scott Doney, een mariene chemicus van de Woods Hole Oceanographic Institution en co-auteur van de paper. 'Fluorescentie geeft inzicht in hoe goed ze functioneren in het ecosysteem.'
Roodlichtfluorescentie onthult inzichten over de fysiologie van zeeplanten en de efficiëntie van fotosynthese, aangezien verschillende delen van de energie-uitrustende machine van de plant worden geactiveerd op basis van de hoeveelheid licht en voedingsstoffen die beschikbaar is. Zo neemt de hoeveelheid fluorescentie toe wanneer fytoplankton onder druk staat door een gebrek aan ijzer, een essentiële voedingsstof in zeewater. Wanneer het water ijzerarm is, zendt fytoplankton meer zonne-energie uit als fluorescentie dan wanneer ijzer voldoende is.
De fluorescentiegegevens van MODIS geven wetenschappers een hulpmiddel waarmee onderzoek kan onthullen waar water ijzerverrijkt of ijzerbeperkt is, en om te observeren hoe veranderingen in ijzer plankton beïnvloeden. Het ijzer dat nodig is voor plantengroei bereikt het zeeoppervlak door winden die stof uit woestijnen en andere droge gebieden blazen, en door opwaartse stromingen in de buurt van rivierpluimen en eilanden.
De nieuwe analyse van MODIS-gegevens heeft het onderzoeksteam in staat gesteld nieuwe gebieden van de oceaan te detecteren die zijn aangetast door ijzerafzetting en -uitputting. De Indische Oceaan was een bijzondere verrassing, aangezien grote delen van de oceaan seizoensgebonden zagen "oplichten" met veranderingen in de moessonwinden. In de zomer, herfst en winter - vooral in de zomer - wekken aanzienlijke zuidwestelijke winden oceaanstromingen op en brengen meer voedingsstoffen uit de diepten naar het fytoplankton. Tegelijkertijd wordt de hoeveelheid ijzerrijk stof dat door de wind wordt afgegeven, verminderd.
"Op tijdschalen van weken tot maanden kunnen we deze gegevens gebruiken om de planktonreacties op ijzerinvoer door stofstormen en het transport van ijzerrijk water van eilanden en continenten te volgen", aldus Doney. "In de loop van jaren tot decennia kunnen we ook trends op lange termijn detecteren in klimaatverandering en andere menselijke verstoringen van de oceaan."
Klimaatverandering kan betekenen dat sterkere winden meer stof opnemen en naar zee blazen, of minder intense winden die het stof stofvrij maken. Sommige regio's worden droger en andere natter, waardoor de regio's veranderen waar stoffige grond zich ophoopt en de lucht in wordt geveegd. Fytoplankton zal deze wereldwijde veranderingen weerspiegelen en erop reageren.
Eencellig fytoplankton voedt bijna alle ecosystemen in de oceaan en dient als de meest elementaire voedselbron voor zeedieren, van zoöplankton tot vissen tot schaaldieren. In feite is fytoplankton verantwoordelijk voor de helft van alle fotosynthetische activiteit op aarde. De gezondheid van deze zeeplanten beïnvloedt de commerciële visserij, de hoeveelheid kooldioxide die de oceaan kan opnemen en hoe de oceaan reageert op klimaatverandering.
"Dit is de eerste directe meting van de gezondheid van het fytoplankton in de oceaan", zegt Michael Behrenfeld, een bioloog die gespecialiseerd is in zeeplanten aan de Oregon State University in Corvallis, Oregon. "We hebben een belangrijk nieuw hulpmiddel om veranderingen in elke week fytoplankton over de hele planeet. '
Bron: NASA
