Med hjälp av en kretsande satellit har forskare genomfört den första globala analysen av havsväxters hälsa och produktivitet. Med hjälp av måttlig upplösning avbildningsspektroradiometer (MODIS) på NASA: s Aqua-satellit har forskare för första gången fjärrmätat mängden fluorescerande rött ljus som utsänds av havsplantavlan och bedömer hur effektivt de mikroskopiska växterna förvandlar solljus och näringsämnen till mat genom fotosyntes. Nu när de har sina första uppgifter bör den här metoden göra det möjligt för forskare att effektivt hålla ett öga på hälsan i våra hav. Så vad hittade de hittills?
Under de senaste två decennierna har forskare använt olika satellitsensorer för att mäta mängden och distributionen av klorofyllet med grönt pigment, en indikator på mängden växtliv i havet. Men med MODIS har "rött ljus fluorescens" observerats över det öppna havet.
"Klorofyll ger oss en bild av hur mycket fytoplankton som finns," säger Scott Doney, en marinkemist från Woods Hole Oceanographic Institution och medförfattare till tidningen. "Fluorescens ger insikt i hur väl de fungerar i ekosystemet."
Fluorescens med rött ljus avslöjar insikter om marinväxters fysiologi och fotosyntesens effektivitet, eftersom olika delar av anläggningens energisnålningsmaskiner aktiveras baserat på mängden tillgängligt ljus och näringsämnen. Till exempel ökar mängden fluorescens när fytoplankton är under stress från brist på järn, ett kritiskt näringsämne i havsvatten. När vattnet är järnfattigt avger fytoplankton mer solenergi som fluorescens än när järn är tillräckligt.
Fluorescensdata från MODIS ger forskare ett verktyg som gör det möjligt för forskning att avslöja var vatten är järnberikade eller järnbegränsade, och att se hur förändringar i järn påverkar plankton. Järnet som behövs för växttillväxt når havsytan på vindar som blåser damm från öknar och andra torra områden, och från uppströmmande strömmar nära flodströmmar och öar.
Den nya analysen av MODIS-data har gjort det möjligt för forskarteamet att upptäcka nya regioner i havet som påverkas av järnutfällning och utarmning. Indiska oceanen var en speciell överraskning, eftersom stora delar av havet sågs sätta upp "säsongsmässigt" med förändringar i monsunvinden. På sommaren, hösten och vintern - särskilt sommaren - väsentliga sydvästliga vindar väcker upp havströmmar och tar upp mer näringsämnen från djupet för fytoplankton. Samtidigt minskar mängden järnriktigt damm som levereras av vindar.
"På tidsskalor från veckor till månader kan vi använda denna information för att spåra planktonsvar på järninmatningar från dammstormar och transport av järnrikt vatten från öar och kontinenter," sade Doney. "Under år till decennier kan vi också upptäcka långsiktiga trender i klimatförändringar och andra mänskliga störningar i havet."
Klimatförändringar kan innebära att starkare vindar tar upp mer damm och blåser det till havet, eller mindre intensiva vindar som lämnar vatten dammfritt. Vissa regioner kommer att bli torrare och andra blir våtare och ändrar de områden där dammig jord samlas och får sopas upp i luften. Fytoplankton reflekterar och reagerar på dessa globala förändringar.
Encellig fytoplankton bränsle nästan alla havsekosystem, och fungerar som den mest grundläggande matkällan för marina djur från djurplankton till fisk till skaldjur. I själva verket står fytoplankton för hälften av all fotosyntetisk aktivitet på jorden. Hälsan hos dessa marina växter påverkar kommersiellt fiske, mängden koldioxid som havet kan ta upp och hur havet reagerar på klimatförändringar.
"Detta är den första direkta mätningen av fytoplanktonens hälsa i havet," sade Michael Behrenfeld, en biolog som är specialiserad på marina växter vid Oregon State University i Corvallis, Ore. ”Vi har ett viktigt nytt verktyg för att observera förändringar i fytoplankton varje vecka över hela planeten. ”
Källa: NASA
