Nowe spojrzenie na zawartość i procesy zachodzące w oceanie
Zrównoważone zarządzanie światowymi oceanami jest niezbędne do ochrony różnorodności biologicznej, działań na rzecz klimatu, bezpieczeństwa żywnościowego, a nawet energii odnawialnej i ludzkiego zdrowia. Nauka o oceanie może dostarczyć danych pomagających zrozumieć obecny stan rzeczy i przewidywać przyszłe warunki wpływające na kondycję oceanów. Zespół finansowanego przez UE projektu TechOceanS wskazał na krytyczne luki w monitorowaniu oceanów i opracował nowe lub ulepszone techniki, które pozwalają je wypełnić. Znalazło się wśród nich co najmniej 12 z 19 podstawowych oceanicznych zmiennych biogeochemicznych, biologicznych i ekosystemowych oraz co najmniej 39 z 73 zmiennych cząstkowych, a także odpady, tworzywa sztuczne, biotoksyny, pasożyty, patogeny i zanieczyszczenia organiczne.
System węglanowy i składniki odżywcze w oceanach
Pomiar CO2 stanowi jeden z priorytetów w dziedzinie chemii oceanów. Zespół TechOceanS opracował czujnik in situ wykorzystujący fluorometrię czasowo-rozdzielczą do zdalnego pomiaru tempa, w jakim oceany wiążą CO2 przy użyciu światła słonecznego (fotosynteza lub produktywność pierwotna). „Nowy czujnik jest o 72% mniejszy, wymaga o 80% mniej energii (poniżej dwóch watów) i może działać na znacznie większych głębokościach (2000 m zamiast 600 m) w porównaniu do poprzednich wersji. Umożliwi po raz pierwszy wykonanie kompleksowych pomiarów produktywności pierwotnej oceanów”, wyjaśnia koordynator projektu Matt Mowlem z National Oceanography Centre. Ulepszone mikroprzepływowe czujniki chemiczne umożliwiają pomiar dwóch parametrów naraz. Umożliwią one zdalne mierzenie rozpuszczonego CO2 (stanowiące uzupełnienie pomiaru pH lub kwasowości) poprzez sparowane pomiary całkowitej zasadowości i rozpuszczonego węgla nieorganicznego. Pozwolą także mierzyć ważne składniki odżywcze oceanu, takie jak azotany/fosforany i fosforany/krzemiany.
Populacje organizmów, materiały organiczne i siedliska
„Aby ustalić, które gatunki występują na określonych obszarach, i określić ich liczebność, zespół TechOceanS zmodyfikował i zoptymalizował kasetowe urządzenie do zbierania próbek kwasów nukleinowych, tak aby stało się prostsze i bardziej wytrzymałe, a także pobierało więcej próbek. Obecnie oferowany na rynku komercyjnym przez McLane Research Laboratories (USA) system pozwala przechwytywać DNA zarówno dużych, jak i mniejszych całych organizmów”, mówi Mowlem. Dzięki temu naukowcy powinni być w stanie odpowiedzieć na pytania dotyczące liczebności, różnorodności i rozmieszczenia organizmów morskich, w tym fito- i zooplanktonu, mikrobów, mikroalg, bezkręgowców, ryb, żółwi, ptaków, ssaków, koralowców, trawy morskiej i namorzynów. Opracowano także koncepcję czujników in situ służących do wydajnych pomiarów materii organicznej (od setek do potencjalnie tysięcy pomiarów), w tym substancji zanieczyszczających, toksyn i kwasów nukleinowych. Wykorzystuje ona odczynniki w postaci stałej, proszku lub żelu, wydłużając ich żywotność z kilku godzin do kilku miesięcy w porównaniu z odczynnikami w roztworze.
Fitoplankton i mikrodrobiny plastiku
Underwater Vision Profiler 6 (UPV6) to czujnik obrazowania ilościowego wykorzystywany obecnie do monitorowania dużych cząstek stałych i planktonu. Zespół TechOceanS opracował urządzenie UVP6m, w którym minimalny rozmiar cząstek został zmniejszony do 10 µm w przypadku detekcji oraz do 100 µm w przypadku klasyfikacji. „Czujnik został zamontowany na dwóch typach szybowców oceanicznych za pomocą SIRMA™, inteligentnego urządzenia, które przekształca konwencjonalny zespół kabli w inteligentny moduł przetwarzający. Trwają prace nad funkcjami zautomatyzowanego przetwarzania obrazu i obliczeń brzegowych”, mówi Mowlem. Wszystkie te rozwiązania pomogą w wyeliminowaniu kluczowych luk w zakresie identyfikacji organizmów morskich oraz monitorowania siedlisk i odpadów. Opracowane protokoły i techniki gromadzenia danych przyczyniają się do budowy otwartych platform Ocean Best Practices System i Better Biomolecular Ocean Practices, a wszystkie dane zgromadzone w projekcie staną się ogólnodostępne po jego zakończeniu. Dzięki projektowi TechOceanS powstało wiele technologii i danych, które pomogą oceanologom, przemysłowi, organom regulacyjnym i decydentom w zrównoważonym zarządzaniu oceanami. „Projekt TechOceanS zgromadził zespół wysoko wykwalifikowanych twórców technologii i ekspertów ds. zastosowań, którzy w swoich pracach wsłuchują się w głos współpracowników, użytkowników i partnerów”, dodaje na koniec Mowlem.
Słowa kluczowe
TechOceanS, ocean, czujnik, produktywność pierwotna CO2, organizmy morskie, podstawowe zmienne oceaniczne, detekcja oceaniczna, fitoplankton, mikrodrobiny plastiku
