Apa yang menyebabkan Plankton Bloom Atlantik Utara?


Enam hari dari sekarang, setiap milyaran fitoplankton yang hidup hari ini akan mati — dimakan oleh zooplankton atau telah melayang ke dasar laut. Bahkan, beberapa dari tanaman mikroskopis ini, yang secara kolektif melakukan sebanyak fotosintesis seperti semua tanaman darat di bumi, hidup hanya selama dua hari.

Enam hari dari sekarang, setiap milyaran fitoplankton yang hidup hari ini akan mati — dimakan oleh zooplankton atau telah melayang ke dasar laut. Bahkan, beberapa dari tanaman mikroskopis ini, yang secara kolektif melakukan sebanyak fotosintesis seperti semua tanaman darat di bumi, hidup hanya selama dua hari.
Tetapi tanaman mikroskopis ini memiliki efek outsize pada tingkat karbon dioksida di atmosfer — baik dengan menyedotnya selama fotosintesis dan dengan membantu mendorong sirkulasi alami lautan yang memungkinkan air yang lebih padat dan dingin yang menyerap CO2 turun ke dasar. laut di tempat-tempat seperti Atlantik Utara. Wastafel alami ini adalah salah satu cara terbesar dimana CO2, gas rumah kaca paling berlimpah yang bertanggung jawab atas perubahan iklim, keluar dari atmosfer. Karena itu, memahami bagaimana dan mengapa tanaman-tanaman kecil mekar setiap musim semi sangat penting untuk memahami bagaimana sistem kehidupan planet ini — dan karenanya siklus unsur planet itu — dapat merespons pemanasan global.
Selama beberapa dekade para ilmuwan mengasumsikan bahwa kondisi lautan musim semi bertanggung jawab atas mekarnya plankton tahunan, berkat karya perintis oleh ahli kelautan Harald Sverdrup pada 1950-an. Tetapi analisis baru dari catatan satelit menunjukkan itu mungkin tidak sesederhana munculnya kondisi musim semi melepaskan potensi fotosintesis fitoplankton, menurut sebuah makalah dalam edisi April tentang Ekologi .
Ekonom Phytoplankton Michael Behrenfeld dari Oregon State University mempelajari sembilan tahun data dari satelit NASA SeaStar dan Sensor Bidang-pandang-pandang Lebar (SeaWiFS) yang dapat melihat laut. Alat ini memungkinkan para peneliti untuk memperkirakan konsentrasi klorofil permukaan total di lautan serta konsentrasi karbon relatif di fitoplankton. Berfokus pada Atlantik Utara, Behrenfeld menemukan bahwa peningkatan jumlah plankton yang diungkapkan oleh klorofil dan konsentrasi karbon dimulai pada pertengahan musim dingin — ketika kondisi pertumbuhan berada pada titik terburuknya — alih-alih diprakarsai oleh perubahan cuaca musim semi. Alasannya tampaknya adalah pencampuran deepwater yang disebabkan oleh badai musim dingin yang mengaduk-aduk lautan, dan karenanya menyulitkan hewan-hewan kecil yang memakan fitoplankton untuk menemukan mangsanya.
"Fraksi pertumbuhan fitoplankton yang hilang karena penggembala semakin kecil dan semakin kecil saat Anda memasuki musim dingin dan pencampuran yang lebih dalam, " Behrenfeld menjelaskan. Intinya, karena fitoplankton tersebar lebih tipis di lebih banyak air, atau diencerkan, para calon peternak lebih sulit menemukannya. Itu memungkinkan fitoplankton untuk mulai menumpuk di pertengahan musim dingin, sebuah awal dalam pertumbuhan yang merupakan awal mekarnya masif begitu badai musim dingin berhenti bercampur dan kondisi untuk pertumbuhan membaik.
Pada akhir musim semi, para penggembala menyusul, mengonsumsi plankton sebanyak yang tumbuh dan membuat mekar juga berakhir. Tetapi hipotesis baru itu mengubah pemahaman lama bahwa zooplankton grazers dan kerugian lainnya pada dasarnya menghilangkan jumlah fitoplankton yang sama setiap saat, seperti yang diusulkan Sverdrup pada tahun 1953.
Ahli biogeokimia Jorge Sarmiento dari Program Atmosfer dan Ilmu Kelautan Universitas Princeton, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menyebut temuan baru bahwa mekar dimulai pada pertengahan musim dingin "sebuah ide provokatif ... satu-satunya titik ketika pertumbuhan melebihi penggembalaan adalah sangat awal." Dia menambahkan: "Mari kita lihat apa kata data dalam jangka panjang."
Tentu saja, metode ini memperkirakan konsentrasi plankton dengan menafsirkan konsentrasi klorofil dan karbon tetap harus diverifikasi dengan uji lapangan. "Atlantik Utara adalah tempat yang sangat tidak menyenangkan di musim dingin, tidak ada yang mau pergi ke sana. Satelit tidak peduli seberapa buruk kondisinya, " kata Behrenfeld, dan mencatat bahwa penelitian baru yang dia lakukan dengan pelampung laut telah memberikan data yang mendukung hipotesis barunya. "Sekarang kita harus pergi ke lapangan dan melakukan beberapa pengukuran."
Perubahan iklim juga bisa menjadi ujian. Jika memang pengenceran yang disebabkan oleh pencampuran laut dalam sebagai akibat dari badai musim dingin yang menetapkan panggung untuk mekarnya tahunan, maka dunia yang lebih hangat dengan lebih sedikit badai di Atlantik Utara "harus mengurangi mekarnya, " catat Behrenfeld. "Kedalaman pencampuran musim dingin sudah lebih dangkal di ujung selatan [Atlantik Utara]. Demikian juga, kita melihat bahwa besarnya bunga lebih kecil di ujung selatan."
Menambahkan Sarmiento: "Jika [fitoplankton Atlantik Utara] menjadi lebih efisien atau kurang, akan ada umpan balik ke keseimbangan CO2 Bumi. Sangat penting untuk memahami sistem dan memahaminya dengan cukup baik sehingga kita dapat memprediksi bagaimana itu akan terjadi. menanggapi perubahan iklim. "
Lagipula, jika mekar fitoplankton berkurang, Bumi mungkin kehilangan dua penyerap karbon: akan ada lebih sedikit mayat plankton (yang menghindari konsumsi oleh penggembala) yang jatuh ke dasar samudra bersamaan dengan potensi tenggelamnya air permukaan yang kaya CO2. Dan itu, pada gilirannya, selanjutnya dapat memperburuk perubahan iklim yang disebabkan oleh gas rumah kaca atmosfer tambahan.
Hal ini juga penting karena fitoplankton membentuk dasar dari jaring makanan laut, yang berarti banyak dari perikanan paling produktif di dunia bergantung sebagian besar pada kegiatan tanaman mikroskopis ini. Dan wilayah lain di lautan dunia dengan mekar yang serupa mungkin mengikuti pola yang sama, seperti Laut Arab dan mekarnya yang berhubungan dengan musim.
Petunjuk panjang dan pendorong mekar fitoplankton bukanlah satu-satunya misteri Atlantik Utara. Lagi pula, mekarnya tahunan ini menunjukkan perubahan cepat dalam dominasi satu jenis fitoplankton dengan cepat diikuti oleh yang lain — namun ukuran populasi secara keseluruhan tumbuh relatif lancar. Behrenfeld bertanya tentang mekanisme itu, "Bagaimana cara kerjanya?"