Küresel ısınma nedeniyle kutup bölgelerinde deniz buzunun kaybolması sadece okyanusa giren ışık miktarını arttırmakla kalmaz, aynı zamanda rengini de değiştirir. Bu değişikliklerin buz algleri ve fitoplankton gibi fotosentetik organizmalar için geniş kapsamlı sonuçları vardır.
Bu, yayınlanan yeni araştırmaların sonucudur Doğa İletişimiAmsterdam Üniversitesi’nde Biyoçeşitlilik ve Ekosistem Dinamikleri Enstitüsü’nden (IBED) deniz biyologları Monika Soja-Woźniak ve Jef Huisman liderliğindeki.
Fiziksel kimyager Sander Woutersen’i (HIMS/UVA) ve Hollanda ve Danimarka’dan ortak çalışanları da içeren uluslararası araştırma ekibi, deniz buzu kaybının sualtı ışık ortamını nasıl değiştirdiğini araştırdı. Deniz buzu ve deniz suyu, ışığı nasıl ilettiklerinde temelde farklılık gösterir. Deniz buzu, sadece küçük bir miktarın nüfuz etmesine izin verirken ışığı kuvvetle saçar ve çoğunu yansıtır.
Bununla birlikte, bu sınırlı miktarda ışık hala görünür dalga boyları aralığını içermektedir. Buna karşılık, deniz suyu kırmızı ve yeşil ışığı emerken, mavi ışık su sütununa derinlemesine nüfuz eder. Okyanusa mavi rengini veren şey budur.
Moleküler su titreşimleri
Buz ve sıvı su arasındaki bir diğer önemli fark, moleküler titreşimlerin rolünde yatmaktadır. Sıvı suda, H₂O molekülleri hareket etmek ve titreşmek için serbesttir, bu da belirli dalga boylarında farklı absorpsiyon bantlarının oluşmasına yol açar. Bu bantlar, ışık spektrumunun kısımlarını seçici olarak çıkarır ve fotosentez için mevcut ışıkta boşluklar oluşturur.
Maayke Stomp ve Prof. Huisman tarafından yapılan önceki araştırmalar, bu moleküler absorpsiyon özelliklerinin “spektral nişler” yarattığını gösterdi – fotosentetik organizmalar için farklı dalga boyları. Fitoplankton ve siyanobakteriler, küresel dağılımlarını okyanus, kıyı suları ve göller arasında şekillendirerek farklı spektral nişlere ayarlanmış bir dizi pigment geliştirdi.
Bununla birlikte, buzda su molekülleri sert bir kristal kafesine kilitlenir. Bu sabit yapı, moleküler titreşimler için yeteneklerini bastırır ve böylece emme özelliklerini değiştirir. Sonuç olarak, buz, sıvı su emilim bantlarından yoksundur ve bu nedenle deniz buzu altında daha geniş bir ışık spektrumu korunur. Bu temel fark, deniz buzu eriydikçe ortaya çıkan spektral kaymada önemli bir rol oynar.
Ekolojik çıkarımlar
Deniz buzu kayboldukça ve açık suya yol açtıkça, sualtı ışık çevre geniş bir renk yelpazesinden daha dar, mavi egemen bir spektruma geçer. Bu spektral değişiklik fotosentez için çok önemlidir.
Baş yazar Soja-Woźniak, “Deniz buzu altında yaşayan yosun fotosentetik pigmentleri, buz ve kardan geçen az miktarda ışıkta bulunan çok çeşitli renklerin optimal olarak kullanılması için uyarlanmıştır.” Diyor. “Buz eridiğinde, bu organizmalar aniden kendilerini mavi egemen bir ortamda bulurlar, bu da pigmentlerine daha az uyum sağlar.”
Optik modeller ve spektral ölçümler kullanarak, araştırmacılar açık renkteki bu kaymanın sadece fotosentetik performansı değiştirmediğini, aynı zamanda tür bileşiminde değişikliklere yol açabileceğini gösterdi. Mavi ışıkta uzmanlaşmış alg türleri, buz alglerine kıyasla güçlü bir rekabet avantajı elde edebilir.
Prof. Huisman’a göre, bu değişikliklerin basamaklı ekolojik etkileri olabilir. “Fotosentetik algler Arktik gıda ağının temelini oluşturur. Verimliliklerinde veya tür bileşimlerindeki değişiklikler, balık, deniz kuşlarını ve deniz memelilerini etkilemek için yukarı doğru dalgalanabilir. Dahası, fotosentez Natural Co’da önemli bir rol oynar2 okyanus tarafından alım. “
Çalışma, kutup bölgelerindeki iklim değişikliğinin buzu eritmekten daha fazlasını yaptığını vurgulamaktadır – bu, deniz ekosistemlerinde ışık iletimi ve enerji akışı gibi temel süreçlerde temel kaymalara neden olur.
Sonuçlar, özellikle çevresel değişimin eşi görülmemiş bir oranda hızlandığı kutup bölgelerinde, iklim modellerinde ve okyanus tahminlerinde ışık spektrumlarını ve fotosentezi daha açık bir şekilde dahil etmenin öneminin altını çizmektedir.
