Szczegółowe badanie Oceanu Atlantyckiego
Pod ziemskimi oceanami znajduje się złożona sieć organizmów żywych charakteryzująca się dużą różnorodnością biologiczną, od mikroorganizmów (planktonu) po ssaki morskie. Ekosystemy oceaniczne są niezbędne do regulacji ziemskiego klimatu oraz magazynowania ciepła i dwutlenku węgla. Produkują też tlen oraz są ważnym siedliskiem dla organizmów i źródłem bezcennych zasobów. Czynniki środowiskowe i klimatyczne, w tym zmiany temperatury wody, cyrkulacja oceaniczna, przełowienie i ilość chemikaliów w wodzie, stanowią jednak zagrożenie dla odporności ekosystemów oceanicznych. Dokładne określenie implikacji tych wyzwań wymaga zrozumienia skomplikowanych mechanizmów rządzących reakcjami ekosystemu.
Tajniki mikrobiomu oceanicznego
Skupiając się na Oceanie Atlantyckim i wykorzystując najnowsze techniki badawcze, zespół finansowanego przez UE projektu AtlantECO postawił sobie za cel odkrycie tajemnic i dynamiki ekosystemów oceanicznych. „Połączyliśmy biologię molekularną z ekologią i oceanografią, aby zbadać interakcje organizmów morskich i ich oddziaływanie ze środowiskiem”, wyjaśnia koordynator projektu Daniele Iudicone. Na podstawie analizy danych metagenomicznych zespół określił geograficzne rozmieszczenie mikrobiomu i opisał różnorodne reakcje na zmianę klimatu, które wpływają na produkcję i eksport dwutlenku węgla. Inne badanie ujawniło zwiększone interakcje między gatunkami w pobliżu biegunów, wskazując na szczególnie narażone obszary specyficzne dla biomu. Prądy oceaniczne jawią się jako czynnik kluczowy dla rozmieszczenia mikrobiomu. Co do zasady mikrobiom może dotrzeć do dowolnego miejsca na powierzchni, ale ograniczeniem jest temperatura wody i dostępność zasobów. Dlatego też rosnące temperatury wód oceanicznych mogą modulować ruch mikrobiomu, bezpośrednio wpływając na ekosystem. Korzystając z modelowania matematycznego, naukowcy określili trasy i czas przemieszczania się mikrobiomu przez ocean w relacji do temperatury.
Zmieniające się zachowanie oceanów
„Oceany przyczyniają się do zmiany klimatu i reagują na nią w oparciu o skomplikowane mechanizmy. Analiza pojedynczych czynników, takich jak temperatura, nie wystarcza, by określić te procesy”, stwierdza Iudicone. Analizując dane oceaniczne i atmosferyczne z ostatnich 25 lat, zespół AtlantECO był w stanie określić długoterminowe trendy. Naukowcy odkryli znaczące zmiany w zakresie cyrkulacji oceanicznej, temperatury wody i poziomów zasolenia. Ustalenia zespołu AtlantECO wskazują, że zmiany te głęboko przeobraziły rozmieszczenie mikrobiomu na Atlantyku. Zmiany wzorców rozmieszczenia powietrza atmosferycznego nad oceanem zakłócają normalną interakcję między oceanem a atmosferą, która przyczyniała się dotąd do stabilizacji temperatury na Ziemi. Zakłócenia te wpływają bezpośrednio na reakcję oceanów na globalne ocieplenie. Analiza tych nowych dynamicznych wzorców oceanicznych i ich czynników środowiskowych pozwoliła na stworzenie bardziej kompleksowych ram oceny dokładności modeli klimatycznych i przewidywania tych zmian. „Dzięki temu będziemy mogli udoskonalić prognozy klimatyczne i lepiej zrozumieć zmiany środowiskowe”, podkreśla Iudicone.
Ochrona ekosystemów oceanicznych
Na mikrobiomy oceaniczne wpływają różne substancje zanieczyszczające, w tym metale ciężkie i pestycydy, nadmiar składników odżywczych z rolnictwa i ścieków, a także środki farmaceutyczne i tworzywa sztuczne. Zmiany temperatury związane z klimatem zmniejszają podaż składników odżywczych, zwiększają toksyczność i tworzą strefy o zredukowanej ilości tlenu. Te czynniki stresogenne łączą się ze sobą nieliniowo, wpływając na organizmy wodne, szczególnie za sprawą zwiększonego zanieczyszczenia poprzez dopływy rzeczne i zwiększonych opadów. Baza danych AtlantECO-BASE zawiera informacje dotyczące oceanów, stanowiące ujednolicone źródło wiedzy służące do badania dynamiki oceanów i ekosystemów w regionie Atlantyku. Predykcyjne mapy AtlantECO-MAPS zapewniają szczegółowy obraz dynamiki i powiązań oceanów, mikrobiomów i mikrodrobin plastiku. Wspólnie zasoby te mają wspierać tworzenie skuteczniejszych polityk i inicjatyw dotyczących oceanów, co przełoży się na lepsze zarządzanie ekosystemami Oceanu Atlantyckiego.
Słowa kluczowe
AtlantECO, ekosystem, temperatura, mikrobiom, plankton Oceanu Atlantyckiego, cyrkulacja, zmiana klimatu, zasolenie, modelowanie matematyczne, baza danych
