Fytoplankton kan overvloedig aanwezig zijn onder Antarctisch zee-ijs, suggereert studie

[univers]

Tien jaar geleden vonden wetenschappers op een door NASA gesponsorde oceaanexpeditie enorme populaties fytoplankton die bloeiden onder zee-ijs in de Noordelijke IJszee. Nu hebben wetenschappers die onderwaterinstrumenten en een NASA-satelliet gebruiken, bewijs gevonden van potentieel significante bloemen onder het zee-ijs rond Antarctica. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Frontiers .

Fytoplankton is voor de oceaan wat grassen zijn voor het land: deze drijvende, plantachtige organismen nemen zonneschijn op, sponzen minerale voedingsstoffen op en creëren hun eigen voedsel (energie) door middel van fotosynthese. Fytoplankton groeit vrijwel overal waar open, zonovergoten stukken oceaan zijn. Als de omstandigheden goed zijn, kunnen deze verzamelingen microscopisch kleine cellen uitgroeien tot schalen die zichtbaar zijn vanuit de ruimte . Ze zijn een cruciale voedselbron voor ander leven in de oceaan en een belangrijke koolstofrecycler en -verwijderaar voor de planeet.

Maar tot recente studies was de conventionele wijsheid dat ijsbedekking het grootste deel van het jaar de groei van fytoplankton in de oceaan rond Antarctica verhinderde omdat er heel weinig zonlicht in het water beneden kon doordringen. Nieuw bewijs toont echter aan dat er net genoeg scheuren, dunne plekken en openingen zijn om voldoende daglicht door het zee-ijs te laten.

"Rond Antarctica lijkt het compacte zee-ijs behoorlijk ondoordringbaar voor licht", zegt Chris Horvat, een zee-ijswetenschapper aan de Brown University en de hoofdauteur van de nieuwe studie. In de weidse en ruwe weergaven van de meeste satellieten kan de ijslaag uniform en plaatachtig lijken, wat het idee versterkt dat licht te schaars en zwak zou zijn voor plantachtig leven beneden.

Maar gezien vanaf en onder het oceaanoppervlak - en nu met de laserogen van NASA's Ice, Cloud and land Elevation Satellite 2 ( ICESat-2 ) - zien wetenschappers dat het Antarctische zee-ijs eigenlijk bezaaid is met breuken en openingen. Zonlicht glipt door de kieren en levert de energie voor opmerkelijke bloei onder het ijs in de Zuidelijke Oceaan.


Een visualisatie van twee kaarten van Antarctica naast elkaar. De linkerkaart toont waarschijnlijke fytoplanktonbloei rond het continent als groene cirkels, en de rechterkaart illustreert waar verschillende hoeveelheden licht ijs met groene pixels kunnen doordringen.
Gebaseerd op gegevens van onderwaterinstrumenten en klimaatmodellen, toont de linkerkaart de locatie en overvloed van waarschijnlijke fytoplanktonbloei en hun positie binnen de ijslaag van 2014-2020. De rechterkaart combineert satellietgegevens en modellen om te laten zien waar er waarschijnlijk genoeg licht door het ijs drong om bloemen in stand te houden.
Credits: NASA Earth Observatory/Joshua Stevens
Horvat en collega's verzamelden drie bewijslijnen. Eerst onderzochten ze gegevens die waren verzameld door Argo-drijvers - onderwaterinstrumenten die verschillende eigenschappen van de oceaan meten vanaf het oppervlak tot ongeveer 2000 meter diep. De cilindervormige instrumenten drijven mee met de stroming en stijgen en dalen door de oceaan, waarbij ze af en toe aan de oppervlakte komen om hun gegevens via satellietzenders terug te sturen naar laboratoria op het land. Argo-drijvers die sinds 2014 worden ingezet, kunnen de aanwezigheid van chlorofyl en koolstofdeeltjes in het water detecteren, die beide kunnen wijzen op de aanwezigheid van fytoplankton.

Bij het onderzoeken van gegevens van meer dan 2.000 duiken onder het ijs gedurende zeven jaar, ontdekte het onderzoeksteam dat bijna alle metingen aantoonden dat fytoplankton zich ophoopte nog voordat het zee-ijs zich in de lente en zomer op het zuidelijk halfrond had teruggetrokken. Bij een kwart van die metingen was er genoeg fytoplankton verzameld om te suggereren dat er bloeiende evenementen aan de gang waren.

Op basis van die waarnemingen analyseerde het team de ijscondities met ICESat-2-gegevens om een ​​beeld te krijgen van waar en hoeveel licht door de spleten en openingen in het Antarctische zee-ijs drong. Het primaire instrument op ICESat-2 is een laserhoogtemeter, die lichtpulsen naar het aardoppervlak stuurt en vervolgens tot op een miljardste van een seconde meet hoe lang het duurt voordat individuele fotonen terugkeren naar de satelliet. Uit deze informatie kunnen wetenschappers de hoogte van stukken ijs afleiden -- en ook de spleten en openingen ertussen opsporen.

Tot slot, voortbouwend op ijsbedekkingsmodellen van het Coupled Model Intercomparison Project Phase 6, schatten Horvat en collega's de locatie en dikte van de ijsbedekking in de Zuidelijke Oceaan en hoe deze bewoog. Ze hebben ook schattingen afgeleid van fotosynthetisch beschikbare straling (PAR), een maat voor het zonlicht dat nodig is om bloemen in de oceaan in stand te houden. Ze ontdekten dat 1,2 tot 1,9 miljoen vierkante mijl (3 tot 5 miljoen vierkante kilometer) - een gebied groter dan India - van de met ijs bedekte Zuidelijke Oceaan voldoende licht zou kunnen doordringen en enkele onderijsbloei kan ondersteunen.

"Wetenschappers hebben hier gesproken over het potentieel voor bloemen, maar dit is de eerste keer dat we ze onder het ijs in de Antarctische wateren zien", zei Horvat. "De bloemen zijn er waarschijnlijk altijd al geweest, we hebben alleen niet de capaciteit gehad om ze te observeren. Deze bevinding opent een geheel nieuwe manier van denken over het leven rond en onder het ijs. Zee-ijs is interessanter en diverser dan mensen denken, en het kan een breed scala aan ecologische gemeenschappen ondersteunen."

Horvat maakt deel uit van een team dat nieuwe zee-ijsproducten van ICESat-2 ontwikkelt om een ​​nog beter beeld te krijgen van de mozaïekachtige textuur van zee-ijs. Ze hopen ook een vervolg te geven aan het onderzoek naar de bloei onder het ijs door te onderzoeken hoe uitgebreid en hoe vaak de bloei is, en of ze seizoensgebonden zijn.

"Het artikel beschrijft enkele interessante waarnemingen in een relatief slecht bestudeerd gebied van de wereldwijde oceaan", voegde Michael Behrenfeld, een oceaanecoloog aan de Oregon State University, toe die geen deel uitmaakte van het onderzoek. "Onderijsbloei is eerder gemeld in het Noordpoolgebied, maar deze nieuwe studie documenteert duidelijk dit soort bloei in de Zuidelijke Oceaan. Een belangrijk verschil tussen deze twee poolgebieden is dat het totale gebied van geschikte omstandigheden voor onderijsbloei is veel groter rond Antarctica. Dus, wanneer geïntegreerd over een gebied, kunnen deze bloei in de Zuidelijke Oceaan een zeer grote massa plankton zijn. "

Header image caption: Met onderwaterinstrumenten, computermodellen en NASA's ICESat-2 hebben wetenschappers vastgesteld dat fytoplankton bloeit onder Antarctisch zee-ijs. Er zijn aanwijzingen dat er net genoeg scheuren, dunne plekken en openingen zijn om voldoende zonlicht door het zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan te laten om fytoplankton te laten groeien. Foto van ijs in de Weddellzee door NASA/John Sonntag.

Door Michaël Carlowicz

https://www.nasa.gov/feature/esnt/2022/ ... y-suggests