Глобальный флот подводных роботов обнаруживает фитопланктон, скрытый под поверхностью океана

Фитопланктон — микроскопические растительноподобные организмы — являются основой морской пищевой сети, поддерживая все, от крошечных рыб до многотонных китов, а также играют решающую роль в удалении углекислого газа из атмосферы.

Точный мониторинг фитопланктона Земли имеет важное значение, особенно когда речь идет о понимании последствий глобального потепления или возможных инициатив по удалению углерода. Возможность отслеживать фитопланктон во многом зависела от наблюдения космических спутников за морской поверхностью. Тем не менее, фитопланктон может расти под поверхностью, где спутники не могут его обнаружить, оставляя значительный пробел в том, как мы контролируем одного из наиболее важных первичных производителей Земли, то есть организмов, которые осуществляют фотосинтез и составляют основу пищевой сети.

Исследователи из Университета Далхаузи меняют ситуацию с помощью растущей глобальной сети подводных роботов, известных как биогеохимические поплавки Арго. Эти устройства путешествуют под поверхностью океана и измеряют фитопланктон там, где спутники не могут этого сделать. В рамках программы BGC-Argo буи развернуты по всему миру в рамках международных усилий по мониторингу биологии, геологии и химии океана.

Обнаружение «скрытого» фитопланктона

В новом исследовании ученые использовали данные этих поплавков Арго, чтобы подсчитать, сколько биомассы фитопланктона на Земле: около 343 миллионов тонн, что примерно эквивалентно примерно 250 миллионам слонов. По крайней мере половина из этого не наблюдается космическими спутниками.

Исследование опубликовано в журнале Труды Национальной академии наук.

Адам Стоер, аспирант кафедры океанографии Даля и ведущий автор статьи, говорит, что исследование представляет собой важный шаг в отслеживании «скрытого» фитопланктона в мире и необходимо для лучшего отслеживания последствий изменения климата для океана.

«В нашей статье подчеркивается, что этот глобальный флот роботов будет невероятно ценен для мониторинга фитопланктона Земли в целом, чтобы мы могли понять, как они могут отреагировать на продолжающееся нагревание океана», — говорит он о работе.

«Этот парк роботов вырос до такой степени, что мы можем количественно определить количество фитопланктона и отслеживать, где он находится и когда «цветет», что становится все более необходимым, учитывая, как быстро климат меняется в наших океанах».

Исследователи Далхауза использовали около 100 000 профилей водного столба, полученных с поплавков, чтобы описать углеродную биомассу фитопланктона Земли и ее пространственно-временную изменчивость. Поплавки измеряют фитопланктон под поверхностью моря круглый год и по всему океану, что было невозможно до того, как они стали доступны.

«Это исследование подчеркивает решающую роль биогеохимических поплавков Арго в улучшении нашего понимания глобальной углеродной биомассы фитопланктона, показывая, что около половины биомассы находится ниже глубины спутникового обнаружения, и демонстрируя ограничения использования поверхностного хлорофилла-а в качестве показателя углеродная биомасса в мониторинге состояния океана и последствий изменения климата», — говорит Блэр Гринан из отдела мониторинга и наблюдения за океаном Департамента рыболовства и океанов.

Документирование несоответствия

Хотя исследователи регулярно отправляются на исследовательские корабли для сбора образцов морской воды, количественная оценка биомассы фитопланктона в глобальном масштабе таким способом невозможна. По словам авторов, просто не хватает людей, кораблей или средств для сбора достаточного количества образцов, учитывая, насколько огромен океан.

Исследователи уже давно полагаются на спутниковые наблюдения за цветом океана для описания фитопланктона в глобальном масштабе. На основании этих спутниковых наблюдений можно оценить содержание хлорофилла-а — широко используемого показателя углеродной биомассы. Однако это несовершенный способ представления углеродной биомассы, поскольку условия выращивания фитопланктона (например, доступность солнечного света) вызывают большие различия в соотношении между ними.

«Еще одним важным результатом этого исследования является то, что мы задокументировали существенное несоответствие между сезонными циклами углеродной биомассы и поверхностного хлорофилла-а. Это разделение присутствует в двух третях мирового океана», — говорит доктор Катя Феннел, заведующий кафедрой океанографии. у Даля и старшего автора исследования.