Впервые ученые могут теперь обнаружить цветение фитопланктона на его ранних стадиях, взглянув на его красное «свечение» под солнечным светом, благодаря уникальным данным с двух спутников НАСА. Согласно исследованию, проведенному в Мексиканском заливе, это явление может предупредить рыбаков и пловцов о возникновении случаев красных приливов, которые происходят в струях темного стока из рек и водно-болотных угодий, иногда вызывая события «черной воды».
Темный цвет речного стока включает азот и фосфор, которые используются в качестве удобрений в сельском хозяйстве. Эти питательные вещества вызывают цветение морских водорослей, называемых фитопланктоном. Во время чрезвычайно большого цветения фитопланктона, где водоросли настолько сконцентрированы, вода может казаться черной, некоторые фитопланктоны погибают, опускаются на дно океана и поедаются бактериями. Бактерии поглощают водоросли и истощают кислород из воды, что приводит к гибели рыб.
Чуанмин Ху и Фрэнк Мюллер-Каргер, океанографы в Колледже морских наук Университета Южной Флориды, Санкт-Петербург, штат Флорида, использовали данные флуоресценции от приборов НАСА для спектрофотометра с умеренным разрешением (MODIS) на борту спутников НАСА Terra и Aqua. MODIS обнаруживает свечение или флуоресценцию фитопланктона из хлорофилла растения. Человеческий глаз не может обнаружить красную флуоресценцию.
Способность обнаруживать светящиеся участки воды помогает исследователям определить, присутствуют ли фитопланктоны в больших участках темной воды, которые образуются у побережья Флориды. Без этих данных невозможно дифференцировать цветение фитопланктона от плюмов стока темной реки, которые содержат мало отдельных клеток фитопланктона.
Поскольку окрашенные растворенные органические вещества, образующиеся в реках, могут поглощать такое же количество синего и зеленого цветовых сигналов, что и растения, традиционные спутники, которые просто измеряют цвет океана, не могут различить цветение фитопланктона в таких участках.
Хотя спутники не могут напрямую измерять питательные вещества в озерах, реках, водно-болотных угодьях и океанах, технология дистанционного зондирования измеряет количество планктона. Затем ученые могут рассчитать, сколько питательных веществ может понадобиться для выращивания такого количества планктона.
Ху и другие использовали эту технику, чтобы изучить природу и происхождение события с темным шлейфом осенью 2003 года возле гавани Шарлотты, у южного побережья Флориды. Умеренные концентрации одного из видов красного прилива во Флориде были обнаружены в пробах воды.
«Наше исследование прослеживает участки черной воды около Флорида-Кис в 200 километрах (124 милях) вверх по течению», - сказал Ху. «Эти результаты свидетельствуют о том, что деликатная экосистема Флорида-Кис связана с тем, что происходит на суше и в двух удаленных реках, Мира и Калоосахати, когда они впадают в океан. Экстремальные климатические условия, такие как аномально большое количество осадков весной и летом 2003 года, могут ускорить такие связи », - добавил он.
Эти выводы основаны на научном анализе нескольких вещей. Используемые данные включают цвет океана со спутника MODIS и датчик широкого поля обзора с видом на море (SeaWiFS), а также данные о ветре от спутника QuikSCAT НАСА. Геологическая служба США, Национальное управление океанических и атмосферных исследований (NOAA), Флоридский научно-исследовательский институт рыб и дикой природы и другие организации предоставили информацию о дожде, сбросе в реку и полевых исследованиях.
Зная, каким образом дуют ветры и текут потоки, Ху и его коллеги могут предсказать, куда может двигаться черная вода.
Красные приливы происходят каждый год от Флориды и, как известно, вызывают гибель рыб, стресс и смертность кораллов, а также проблемы с кожей и дыханием у людей. Предыдущие исследования показывают, что длительные пятна «черной воды» вызывают ухудшение качества воды и могут привести к гибели кораллов. Использование спутников дистанционного зондирования обеспечивает эффективные средства для мониторинга и прогнозирования таких событий.
Связь между прибрежным стоком и явлениями черной воды является примером того, как экосистемы суши и океана связаны друг с другом. «Прибрежные и земельные управляющие на больших территориях должны работать вместе, чтобы предотвратить дальнейшие события, связанные с черной водой, в будущем», - сказал Мюллер-Каргер.
Это исследование появилось в недавнем выпуске Geophysical Research Letters Американского геофизического союза. Соавторами статьи являются Габриэль Варго и Мерри Бет Нили из Университета Южной Флориды и Элизабет Джонс из Атлантической океанографической и метеорологической лаборатории NOAA.
Научное управление НАСА работает над улучшением жизни всех людей посредством исследования и изучения земной системы, солнечной системы и Вселенной.
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
