Yeni araştırmalar, deniz ısı dalgalarının okyanus gıda ağlarını yeniden şekillendirebileceğini ve bu da karbonun derin denize taşınmasını yavaşlatabileceğini ve okyanusun iklim değişikliğine karşı tamponlama yeteneğini engelleyebileceğini gösteriyor.
Çalışma, yayınlanan Doğa İletişimiMbari, Miami Rosenstiel Üniversitesi Denizcilik Okulu, Atmosferik ve Yer Bilimleri, Hakai Enstitüsü, Xiamen Üniversitesi, British Columbia Üniversitesi, Güney Danimarka Üniversitesi ve Balıkçılık ve Okyanus Kanada’dan disiplinlerarası bir araştırmacı ekibi tarafından yürütüldü.
Deniz ısı dalgalarının okyanus gıda ağları ve karbon akışları üzerindeki etkilerini araştırmak için, araştırma ekibi, on yıldan fazla bir süredir Alaska Körfezi’ndeki su sütunundaki biyolojik koşulları izleyen birden fazla veri kümesini birleştirdi. Bu bölge, bu süre zarfında biri 2013-2015 yılları arasında “The Blob” ve diğeri 2019’dan 2020’ye kadar birbirini izleyen iki deniz ısı dalgası yaşadı.
“Okyanus, normalde yüzeyden derin okyanusa karbon taşıyan bir konveyör bandı gibi davranan biyolojik bir karbon pompasına sahiptir. Bu süreç, bakteriler ve plankton da dahil olmak üzere okyanus gıda ağının tabanını oluşturan mikroskopik organizmalarla güçlendirilir.”
“Bu çalışma için, deniz ısı dalgalarının bu etkilerin derin okyanusa üretilen ve ihraç edilen karbon miktarına bağlı olup olmadığını görmek için bu mikroskobik organizmaları nasıl etkilediğini izlemek istedik.”
Araştırma ekibi, Mbari tarafından yönetilen ve okyanus sağlığını izlemek için robotik şamandıralar kullanan işbirlikçi bir girişim olan Global Ocean Biogeokimyasal (GO-BGC) dizisi tarafından toplanan bilgileri kullandı.
GO-BGC projesi, her beş ila 10 günde bir sıcaklık, tuzluluk, nitrat, oksijen, klorofil ve partikül organik karbon (POC) su kolonunda yukarı ve aşağı gibi okyanus koşullarını ölçen yüzlerce otonom biyojeokimyasal argo (BGC-ARGO) şamandıralarını kullandı.
Ekip ayrıca, pigment kimyası ve Çevre DNA’sının (EDNA) Balıkçılık ve Oceans Kanada tarafından gerçekleştirilen P programı sırasında toplanan deniz suyu örneklerinden sıralanması da dahil olmak üzere Plankton Topluluğu kompozisyonunu izleyen gemi tabanlı anketlerden gelen mevsimsel verilere baktı.
Çalışma, deniz ısı dalgalarının okyanus gıda ağının tabanını etkilediğini ve bu etkilerin karbonun su kolonunda bisiklete binme şeklindeki değişikliklere bağlandığını buldu. Bununla birlikte, gıda ağında meydana gelen değişiklikler iki ısı dalgası arasında tutarlı değildi.
Tipik koşullar altında, bitki benzeri fitoplankton karbondioksiti organik malzemeye dönüştürür. Bu mikroorganizmalar okyanus gıda ağının temelidir. Daha büyük hayvanlar tarafından yenildiklerinde ve atık olarak atıldıklarında, okyanusun mezopelajik veya alacakaranlıktan (200 ila 1.000 metre, yaklaşık 660 ila 3.300 feet) ve derin denize kadar batan organik karbon partiküllerine dönüşürler. Bu işlem, binlerce yıldır okyanusta atmosferik karbonları kilitler.
2013-2015 ısı dalgası sırasında, fotosentetik plankton ile yüzey karbon üretimi ikinci yılda yüksekti, ancak derin denize hızla batmak yerine, su altında yaklaşık 200 metre (kabaca 660 feet) yığılmış küçük karbon parçacıkları.
2019-2020 ısı dalgası sırasında, ilk yıl yüzeyde sadece fitoplankton tarafından karbon üretimine atfedilemeyen rekor yüksek bir karbon partikül birikimi vardı. Bunun yerine, bu birikim muhtemelen karbonun deniz yaşamı ile geri dönüşümü ve detritus atıklarının birikmesi nedeniyle olmuştur. Bu karbon nabzı daha sonra alacakaranlık bölgesine battı, ancak derin denize batmak yerine 200 ila 400 metre (yaklaşık 660 ila 1.320 feet) derinliklerde kaldı.
Ekip, iki ısı dalgası arasındaki karbon taşınmasındaki bu farklılıkları fitoplankton popülasyonlarındaki değişikliklere bağladı. Bu değişiklikler, gıda ağından basamaklı hale geldi ve hızlı bağlayan atık parçacıkları üretmeyen küçük otlaklarda artışa yol açtı, bu nedenle karbon tutuldu ve daha derin derinliklere batmak yerine yüzeyde ve üst alacakaranlık bölgesinde geri dönüştürüldü.
BIF, “Araştırmamız, bu iki büyük deniz ısı dalgasının plankton topluluklarını değiştirdiğini ve okyanusun biyolojik karbon pompasını bozduğunu buldu. Karbon taşıyan konveyör bandı, derin denizden sıkışmış ve karbonun okyanusun derinliklerinde kilitlenmek yerine atmosfere geri dönme riskini artırdı.” Dedi.
Bu araştırma, tüm deniz ısı dalgalarının aynı olmadığını göstermiştir. Bu ısınma olayları sırasında farklı plankton soyları yükselir ve düşer, deniz ısı dalgalarının çeşitli ve geniş, ekolojik etkilerini doğru bir şekilde modellemek için okyanusun biyolojik ve kimyasal koşullarının uzun süreli, koordineli izlenmesine ihtiyaç olduğunu vurgular.
“Bu araştırma okyanus izlemede heyecan verici yeni bir bölüme işaret ediyor. Bir ısı dalgasının deniz ekosistemlerini ve okyanus süreçlerini nasıl etkilediğini gerçekten anlamak için, olaydan önce, pigment kimyası ve genetik sıralamadan gözlem verilerine ihtiyacımız var. Bu araştırma, tüm hikayeyi anlatmak için işbirliğinin nasıl yardımcı olabileceğini söyledi, okyanusun sağlayıcıya nasıl yardımcı olabilir. Go-BGC projesi için baş araştırmacı ve çalışmanın ortak yazarı.
Okyanus gözlemleri ve modelleri, deniz ısı dalgalarının son birkaç on yılda boyut olarak genişlediğini ve yoğunlaştığını göstermektedir. Okyanus, yüzeyden derin denize batan karbon partiküllerinin sabit akışı sayesinde her yıl yayılan karbondioksitin dörtte birini emer.
Daha sıcak bir okyanus, daha az karbon kilitli anlamına gelebilir, bu da iklim değişikliğini hızlandırabilir. Karbon taşımacılığında yapılan değişikliklerin ötesinde, okyanus gıda ağının temelindeki planktondaki değişimlerin deniz yaşamı ve insan endüstrisi üzerinde de basamaklı etkileri vardır.
BIF, “İklim değişikliği, gelecekteki deniz ısı dalgalarının ekosistemleri, balıkçılık ve iklimi nasıl etkileyeceğini anlamak ve tahmin etmek için sürekli, uzun süreli okyanus izleme ihtiyacını vurgulayan daha sık ve yoğun deniz ısı dalgalarına katkıda bulunuyor.” Dedi.
