Wereldwijde vloot van onderzeese robots onthult de verborgen fytoplankton onder het oceaanoppervlak
Fytoplankton—microscopische plantachtige organismen—vormen de basis van het mariene voedselweb. Ze ondersteunen alles, van kleine vissen tot meer dan ton zware walvissen, en spelen ook een cruciale rol bij het verwijderen van koolstofdioxide uit de atmosfeer.
Het nauwkeurig monitoren van fytoplankton op aarde is essentieel, vooral om de effecten van de opwarming van de aarde en mogelijke koolstofverwijderingsinitiatieven te begrijpen. Tot nu toe was de mogelijkheid om fytoplankton te volgen grotendeels afhankelijk van ruimtesatellieten die het zeeoppervlak observeren. Fytoplankton kan echter ook onder het oppervlak groeien, waar satellieten ze niet kunnen detecteren. Dit laat een aanzienlijke kloof achter in hoe we een van de belangrijkste primaire producenten op aarde monitoren, die fotosynthese uitvoeren en de basis van het voedselweb vormen.
Onderzoekers aan de Dalhousie Universiteit veranderen dit met behulp van een groeiend wereldwijd netwerk van onderwaterrobots, bekend als Biogeochemical-Argo floats. Deze apparaten reizen onder het zeeoppervlak en meten fytoplankton op plaatsen waar satellieten dat niet kunnen. Als onderdeel van het BGC-Argo-programma worden de floats wereldwijd ingezet in een internationale inspanning om de biologie, geologie en chemie van de oceaan te monitoren.
Onthullen van ‘verborgen’ fytoplankton
In een nieuwe studie gebruikten wetenschappers gegevens van deze Argo-floats om te berekenen hoeveel fytoplanktonbiomassa er op aarde is: ongeveer 343 miljoen ton, wat ruwweg overeenkomt met ongeveer 250 miljoen olifanten. Ten minste de helft daarvan wordt niet waargenomen door ruimtesatellieten. Het onderzoek is gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences.
Adam Stoer, een afgestudeerde student aan de afdeling Oceanografie van Dal en hoofdauteur van het artikel, zegt dat het onderzoek een belangrijke vooruitgang betekent in het volgen van de “verborgen” fytoplankton van de wereld en dat het nodig is om de effecten van klimaatverandering op de oceaan beter te volgen. “Wat ons artikel benadrukt, is dat deze wereldwijde vloot van robots ongelooflijk waardevol zal zijn voor het monitoren van fytoplankton op aarde als geheel, zodat we kunnen begrijpen hoe ze mogelijk reageren naarmate de oceaan blijft opwarmen,” zegt hij.
De Dalhousie-onderzoekers gebruikten ongeveer 100.000 waterkolomprofielen van de floats om de fytoplankton koolstofbiomassa en de ruimtelijke en temporele variabiliteit ervan te beschrijven. De floats meten fytoplankton onder het zeeoppervlak het hele jaar door en over de hele oceaan, wat voorheen niet mogelijk was.
Dr. Blair Greenan van de Ocean Monitoring and Observation Section van het Department of Fisheries and Oceans zegt: “Deze studie benadrukt de cruciale rol van Biogeochemical-Argo floats voor het verbeteren van ons begrip van de wereldwijde fytoplankton koolstofbiomassa, en onthult dat ongeveer de helft van de biomassa onder de diepte ligt van satellietdetectie en toont de beperkingen aan van het gebruik van oppervlaktechlorofyl-a als proxy voor koolstofbiomassa bij het monitoren van de gezondheid van de oceaan en de gevolgen van klimaatverandering.”
Documenteren van een discrepantie
Hoewel onderzoekers routinematig met onderzoeksschepen op pad gaan om monsters van zeewater te verzamelen, is het niet mogelijk om fytoplanktonbiomassa op wereldwijde schaal op deze manier te kwantificeren. Er zijn simpelweg niet genoeg mensen, schepen of middelen om voldoende monsters te verzamelen, gezien hoe enorm de oceaan is, zeggen de auteurs.
Onderzoekers hebben lange tijd vertrouwd op satellietobservaties van oceaankleur om fytoplankton op wereldschaal te beschrijven. Van deze satellietobservaties kan chlorofyl-a—een veelgebruikte proxy voor koolstofbiomassa—worden geschat. Het is echter een onvolmaakte manier om koolstofbiomassa weer te geven, omdat de groeiomstandigheden van fytoplankton (bijvoorbeeld de beschikbaarheid van zonlicht) grote variaties in de verhouding tussen de twee veroorzaken.
Dr. Katja Fennel, afdelingsvoorzitter van Oceanografie aan Dal en senior auteur van de studie, zegt: “Een ander belangrijk resultaat van deze studie is dat we de aanzienlijke discrepantie tussen de seizoensgebonden cycli van koolstofbiomassa en oppervlaktechlorofyl-a hebben gedocumenteerd. Deze ontkoppeling is aanwezig in twee derde van de wereldwijde oceaan.”
