Scientia

Fitoplanctonul prosperă de-a lungul coastelor şi platourilor continentale, de-a lungul Ecuatorului în oceanele Pacific şi Atlantic şi în zone cu latitudine mare. Vânturile joacă un rol important în distribuţia fitoplanctonului.

Importanţa fitoplanctonului (2)

Vânturile conduc curenţii, care fac ca apa de la fundul oceanului, plină de nutrienţi, să fie împinsă la suprafaţă.

Aceste zone unde apele din adâncurile oceanului se ridică la suprafaţă, incluzând o zonă de-a lungul Ecuatorului care este menţinută de convergenţa vânturilor de est şi alte zone de-a lungul coastelor de vest ale câtorva continente, sunt cele mai productive ecosisteme de ocean. Prin contrast, fitoplanctonul este rar întâlnit în mijlocul oceanelor din cauza limitării de nutrienţi.

Fitoplanctonul este mult mai abundent (în imagine, cu galben concentraţia de clorofilă crescută) în zonele cu latitudine înaltă şi în zonele cu curenţi de convecţie de-a lungul Ecuatorului şi lângă liniile de coastă. Fitoplanctonul este mai rar întâlnit în mijlocul oceanului ( în imagine, cu albastru închis), unde nivelul de nutrienţi este mai scăzut. Această hartă arată media de concentraţie de clorofilă în oceanele globale din iulie 2002 până în mai 2010. (Imagini NASA de Jesse Allen & Robert Simmon).

Diferenţe de la anotimp la anotimp

Ca şi plantele terestre, creşterea fitoplanctonului variază de la sezon la sezon. La latitudini mari, înfloririle ating o culme primăvara şi vara, când lumina soarelui creşte şi amestecarea neîndurătoare a apei de furtunile de iarnă încetează. Studii recente sugerează că amestecarea viguroasă a apei în timpul iernii stabileşte scena pentru creşterea explosivă din primăvară prin aducerea de nutrienţi de la fundul oceanului către straturile însorite de la suprafaţă şi prin separarea fitoplanctonului de prădătorii lui din zooplancton.

În oceanele subtropicale, prin contrast, populaţiile de fitoplancton se micşorează vara. Cum suprafața apei este încălzită în timpul verii, apa devine „plutitoare”. Cu apa caldă, plutitoare la suprafaţă şi apa rece şi densă mai în adâncimi, amestecarea între cele două straturi de apă nu se face uşor. Fitoplanctonul foloseşte nutrienţii care sunt, după care creşterea se opreşte până furtunile de iarnă încep să amestece apa.

În zonele cu latitudine mică, inclusiv Marea Arabiei şi apele din jurul Indoneziei, înfloririle sezoniere sunt adesea legate de schimbările de vânt referitoare la muson. Când vânturile îşi schimbă direcţia ( dinspre mal şi înspre mal), ele sporesc sau suprima curenţii de convecţie, care schimbă concentraţiile de nutrienţi. În zona ecuatorială a curenţilor de convecţie, este o schimbare sezonieră foarte mică în productivitatea fitoplanctonului.

Primăvara şi vara, fitoplanctonul înfloreşte la latitudini mari şi scade la latitudinile subtropicale. Aceste hărţi arată media concentraţiei de clorofilă în lunile mai dintre anii 2003 şi 2010 (stânga) şi lunile noiembrie dintre anii 2002 şi 2009 (dreapta) în oceanul Pacific. ( Imagini NASA de Jesse Allen & Robert Simmon).

Diferenţe de la an la an

Cea mai mare influenţă în diferenţele de schimbări de la an la an ale productivităţii globale ale fitoplanctonului o reprezintă tiparul climatic El Niño-  Oscilaţia sudică (ENSO). Ciclurile ENSO provoacă schimbări majore la temperatura suprafeţei apei, la vânturi şi precipitaţii în oceanul Pacific, de-a lungul Ecuatorului.

În timpul evenimentelor El Niño, productivitatea fitoplanctonului în Pacificul ecuatorial scade dramatic pentru că vânturile de vest care în mod normal conduc curenţii de convecţie cresc sau chiar îşi schimbă direcţia. Tranziţia dintre El Niño şi omologul său La Niña este uneori acompaniată de o creştere bruscă în productivitatea fitoplanctonului deoarece nutrienţii ce sunt aduşi de curenţii de convecţie din adâncurile oceanului sunt brusc reînnoiţi.

Înt impul lui El Niño (decembrie 1997, stânga), curenţii de convecţie în Pacificul ecuatorial au scăzut, reducând densitatea fitoplanctonului. În contrast, La Niña a crescut curenţii de convecţie în aceeaşi zonă, sporind creşterea fitoplanctonului ( decembrie 1998, dreapta).  ( Imagini NASA de Jesse Allen & Robert Simmon).

Evenimentele El Niño influenţează vremea şi dincolo de Pacific; în estul oceanului Indian, în jurul Indoneziei, de exemplu, productivitatea fitoplanctonului creşte în timpul lui El Niño. Productivitatea în Golful Mexic şi în Atlanticul vestic subtropical a crescut în timpul evenimentelor El Niño din anii ce au trecut, probabil din cauza precipitaţiilor crescute şi a căderilor acestora ce au dat mai mulţi nutrienţi decât de obicei.

Comparativ cu schimbările productivităţii referitoare la ENSO din Pacificul tropical, diferenţele de la an la an între latitudinile ridicate şi de mijloc sunt mici.

Schimbările pe termen lung ale fitoplanctonului

Productivitatea

Deoarece fitoplanctonul este crucial în biologia oceanului şi climei, orice schimbare în productivitatea lor ar putea avea o influenţă importantă în biodiversitate , pescuit şi aprovizionarea cu mâncare a oamenilor şi ritmul încălzirii globale.

Multe modele de chimie şi biologie ale oceanului prevestesc că dacă suprafaţă acestuia se încălzeşte ca răspuns la creşterea gazelor atmosferice cu efect de seră, productivitatea fitoplanctonului va scădea. Se aşteaptă ca productivitatea să scadă deoarece suprafaţa apei se încălzeşte, iar coloana de apă va deveni din ce în ce mai stratificată; vor fi mai puţine amestecări pe verticală şi astfel mai puţini nutrienţi reciclaţi de la apa de adâncuri către cea de suprafaţă.

Aproximativ 70% din ocean este stratificat în pături ce nu se amestecă bine. Între sfârşitul lui 1997 şi mijlocul lui 2008, sateliţii au observat că temperaturile mai mari decât media (linia roşie) au condus la concentraţii de clorofilă sub medie (linia albastră) în aceste zone. (Grafic adaptat după Behrenfeld et al. 2009 de Robert Simmon.)

În anii trecuţi, oamenii de ştiinţă au început să se preocupe mai mult de observaţiile prin satelit şi studii recente au arătat că există o mică descreştere în productivitatea global de fitoplancton. De exemplu, oceanologii au observat o creştere în ultimii ani în zonele din mijlocul oceanului subtropical – cele mai puţin productive zone ale oceanului. Aceste “deşerturi marine” cu puţini nutrienţi se pare că se extind din cauza creşterii temperaturii apei de la suprafaţă.


Speciile din compoziţia fitoplanctonului

Sute de mii de specii de fitoplancton trăiesc în oceanele Terrei, fiecare adaptată la condiţiile particulare de apă. Schimbările clarităţii apei, conţinutului de nutrienţi şi salinităţii schimbă şi speciile ce trăiesc într-un anumit loc.

Deoarece un plancton mai întins cere mai mulţi nutrienţi, el are o mare nevoie de amestecarea pe verticală a apei ce reînnoieşte nutrienţii consumaţi. Cum oceanul se încălzeşte încă din 1950, el a devenit din ce în mai stratificat, ceea ce întrerupe reciclarea nutrienţilor.

Continuând încălzirea din cauza dioxidului de carbon, se prevede reducerea cantităţii de fitoplancton mai întins, cum ar fi cei alcătuiţi din diatomee, comparativ cu cantităţile de fitoplancton mai mici, cum ar fi cei alcătuiţi din cianobacterii. Schimbările în abundenţa relativă a speciilor de fitoplancton de întindere mai mare sau mai mică deja au fost observate în diferite locuri, însă nu se ştie cum va afecta acest lucru întreaga productivitate.

Cum concentraţiile de dioxid de carbon (linia albastră) va creşte în secolul următor, oceanele vor deveni mai stratificate. Cum nu vor mai fi curenţi de convecţie, populaţiile de fitoplancton întinse pe o arie mai largă cum ar fi cei alcătuiţi din diatomee vor scădea. ( Grafic adaptat după  Bopp 2005 de Robert Simmon).

Aceste schimbări în speciile din compoziţia fitoplanctonului pot fi nedăunătoare sau ar putea rezulta într-o cascadă de consecinţe negative pentru mâncarea mediului marin. Cartografierea exactă a grupelor taxonomice ale fitoplanctonului la nivel mondial este unul dintre scopurile special propuse de NASA, în misiuni ca Aerosol, Cloud, Ecology (ACE).

Textul reprezintă traducerea articolului Phytoplankton, publicat pe site-ul NASA.
Traducere: Duceac Irina Delia