С помощью орбитального спутника исследователи провели первый глобальный анализ здоровья и продуктивности морских растений. Используя спектрорадиометр для получения изображений с умеренным разрешением (MODIS) на спутнике НАСА Aqua, ученые впервые дистанционно измерили количество флуоресцентного красного света, испускаемого фитопланктоном океана, и оценили, насколько эффективно микроскопические растения превращают солнечный свет и питательные вещества в пищу посредством фотосинтеза. Теперь, когда у них есть свои первые данные, этот метод должен позволить ученым эффективно следить за здоровьем наших океанов. Так что же они узнали до сих пор?
За последние два десятилетия ученые использовали различные спутниковые датчики для измерения количества и распределения зеленого пигмента хлорофилла, который является индикатором количества жизни растений в океане. Но с MODIS «флуоресценция красного света» наблюдалась над открытым океаном.
«Хлорофилл дает нам картину того, сколько фитопланктона присутствует», - сказал Скотт Дони, морской химик из океанографического института Вудс-Хоул и соавтор статьи. «Флуоресценция дает представление о том, насколько хорошо они функционируют в экосистеме».
Флуоресценция красного света дает представление о физиологии морских растений и эффективности фотосинтеза, поскольку различные части оборудования для сбора энергии растения активируются в зависимости от количества света и доступных питательных веществ. Например, количество флуоресценции увеличивается, когда фитопланктон испытывает стресс из-за недостатка железа, важнейшего питательного вещества в морской воде. Когда вода бедна железом, фитопланктон испускает больше солнечной энергии в виде флуоресценции, чем когда железа достаточно.
Данные флуоресценции из MODIS дают ученым инструмент, который позволяет исследованиям определять, где вода обогащена железом или ограничена железом, и наблюдать, как изменения в железе влияют на планктон. Железо, необходимое для роста растений, достигает поверхности моря под ветрами, дующими пыль из пустынь и других засушливых районов, а также от восходящих течений вблизи речных шлейфов и островов.
Новый анализ данных MODIS позволил исследовательской группе обнаружить новые районы океана, затронутые отложениями и истощением железа. Индийский океан был особенным сюрпризом, так как было видно, что большие части океана «светятся» сезонно с изменениями муссонных ветров. Летом, осенью и зимой, особенно летом, значительные юго-западные ветры возбуждают океанские течения и доставляют больше питательных веществ с глубин для фитопланктона. В то же время количество обогащенной железом пыли, доставляемой ветрами, уменьшается.
«В масштабе времени от недель до месяцев мы можем использовать эти данные для отслеживания реакции планктона на поступление железа в результате пыльных бурь и транспортировку воды, богатой железом, с островов и континентов», - сказал Дони. «В течение многих лет и десятилетий мы также можем выявлять долгосрочные тенденции изменения климата и других человеческих возмущений в океане».
Изменение климата может означать, что более сильные ветры собирают больше пыли и уносят ее в море, или менее интенсивные ветра оставляют воды без пыли. Некоторые регионы станут более сухими, а другие - более влажными, изменяя регионы, где пыльные почвы накапливаются и попадают в воздух. Фитопланктон будет отражать и реагировать на эти глобальные изменения.
Одноклеточный фитопланктон питает почти все океанские экосистемы, служа основным источником пищи для морских животных от зоопланктона до рыбы и моллюсков. Фактически, фитопланктон составляет половину всей фотосинтетической активности на Земле. Здоровье этих морских растений влияет на коммерческое рыболовство, количество углекислого газа, который может поглощать океан, и то, как океан реагирует на изменение климата.
«Это первое прямое измерение здоровья фитопланктона в океане», - сказал Майкл Беренфельд, биолог, специализирующийся на морских растениях в Университете штата Орегон в Корваллисе, штат Орегон. «У нас есть новый важный инструмент для наблюдения за изменениями в фитопланктон каждую неделю, по всей планете.
Источник: НАСА
