Podczas gdy naukowcy starają się dowiedzieć, jak ocieplenie temperatur oceanu wpłynie na ekosystemy morskie na całym świecie - od bielących raf koralowych po zmienione trasy migracji - jeden z najbardziej wszechobecnych organizmów morskich pomaga badaczom zmierzyć zmiany, które już zaszły. Stulecia zapisów kopalnych i danych z przechwytywania na żywo pokazują, że niektóre populacje planktonu morskiego odzwierciedlają wyraźną zmianę w reakcji na industrializację ludzi i ocieplające się oceany, które się z tym wiążą.
Naukowcy odkryli wyraźne różnice między społecznościami planktonicznych foraminifera - małych jednokomórkowych stworzeń, które unoszą się w wodach oceanu - przed i po rozpoczęciu ery przemysłowej około 170 lat temu, zgodnie z badaniem opublikowanym w tym tygodniu w Nature . Stosunek gatunków planktonu w tych społecznościach przesunął się proporcjonalnie do zmian temperatury morza, co wskazuje, że ocieplenie oceanów głęboko zmieniło te populacje i ich szersze ekosystemy morskie.
Chociaż pomysł, że zmiany klimatu wpływają na życie morskie, nie jest nowy, badanie planktonu zawiera niezwykle kompletny zestaw danych, który obejmuje cały świat i przenosi się głęboko w przeszłe stulecia, aby potwierdzić wpływ ludzkości na oceany.
Fortyfikatory planktoniczne zapewniają wszechstronny zapis kopalny, ponieważ ich twarde skorupy kalcytu są dobrze zachowane w warstwach osadów na dnie oceanu, mówi główny autor Lukas Jonkers, paleontologiczny oceanograf z Uniwersytetu w Bremie w Niemczech. Organizmy te zaludniają również wody na całym świecie. Jonkers mówi, że choć rzadkie w powierzchniowym oceanie, foraminifera planktoniczne występują na większych głębokościach, a w niektórych miejscach pokrywają całe połacie dna morskiego.
Odzyskiwanie pułapki osadowej na pokładzie statku badawczego Meteor na tropikalnym Oceanie Północnoatlantyckim. Takie pułapki osadowe dostarczają informacji na temat współczesnych zbiorowisk gatunków planktonowych foraminifera, które okazały się systematycznie różnić od zbiorowisk przedprzemysłowych od osadów. (Christiane Schmidt) „Możemy naprawdę bardzo dobrze porównać rozmieszczenie gatunków we współczesnej epoce z przeszłością”, mówi Jonkers. „Nie ma tak wielu grup zooplanktonu, w których zapisy kopalne są tak dobrze zachowane. Tak naprawdę nie sądzę, żeby było. ”
Aby zrozumieć stan tych społeczności przed rozpoczęciem ery przemysłowej, Jonkers i jego zespół przeanalizowali ponad 3700 wcześniej pobranych próbek z warstw osadów na dnie oceanu. Na podstawie tego, jak szybko osad gromadzi się i miesza na dnie morskim, naukowcy oszacowali, że górna warstwa rdzeni osadów - w zasadzie „cylindrów błota” wyciągniętych z dna oceanu - zawierałaby skamieliny sprzed kilkuset lat, mówi Jonkers: przed rewolucją przemysłową.
Następnie zespół porównał te przedindustrialne próbki z bardziej aktualnymi danymi zebranymi za pomocą pułapek osadowych, które są lejami zacumowanymi do dna morskiego, które chwytają wszystko, co spada z górnych warstw oceanu (w tym plankton dryfujący przez wodę). Korzystając z informacji zebranych w latach 1978–2013, badacze odkryli, że zbiorowiska foraminifera planktonicznego znacznie się zmieniły w okresie między złożem skamielin dna morskiego a organizmami złapanymi w pułapki osadowe.
Przesunięcie, mierzone przez porównanie względnej liczebności dziesiątek gatunków planktonu w próbkach, nie wydaje się przypadkowe. Wielkość zmian w zbiorowiskach planktonu była skorelowana ze stopniem udokumentowanej zmiany temperatury w otaczających wodach. Kierunek przemieszczania się społeczności również w dużej mierze pokrywał się ze wzorami zmian temperatury oceanów, jak stwierdzili autorzy, gdy dopasowali skamieliny dna morskiego do ich najbliższych odpowiedników we współczesnych społecznościach.
Biorąc pod uwagę dane pokazujące dopasowanie zarówno stopnia, jak i kierunku zmiany, Jonkers mówi, że jest przekonany, że temperatura jest siłą napędową zmian w populacjach planktonowych foraminifera.
„Spodziewałem się zobaczyć różnicę i efekt globalnej zmiany”, mówi Jonkers. „Ale nie spodziewałem się, że sygnał będzie tak wyraźny”.
Nowe badanie powiela w skali globalnej to, co inni badacze odkryli w określonych obszarach, mówi David Field, naukowiec morski z Hawaii Pacific University, który badał planktoniczne foraminifera, ale nie brał udziału w tym badaniu. Podczas gdy naukowcy muszą jeszcze w pełni wyjaśnić, dlaczego dokładnie zmieniają się społeczności planktonu, dowody z tego badania i innych wyraźnie wskazują na ocieplenie oceanów jako prawdopodobną przyczynę, albo jako bezpośredni wpływ, albo jako pośredni czynnik wpływający na inne aspekty środowiska podwodnego, Field mówi.
Porównywanie próbek pułapek osadowych ze skamielinami dna morskiego może nie być idealną analogią - różnice w zachowaniu mogą być możliwym wpływem na dane - ale Field twierdzi, że dowody autorów dostarczają przekonującego wsparcia dla ogromnego wpływu ocieplenia oceanu na gatunki morskie.
„To wskazuje, że ocieplenie zaczęło mieć wpływ na ekosystemy morskie dawno temu, nawet zanim utrzymywaliśmy dobrą dokumentację”, mówi Field. „W przyszłości możemy spodziewać się znacznie większego wpływu ocieplenia oceanów na ekosystemy. Oceany będą się nadal zmieniać w sposób, jakiego wcześniej nie widzieliśmy.
Fortyfikatory planktoniczne mogą nie być tak majestatyczne jak wieloryby lub gwiazdy morskie, ale szerokość ich zapisów kopalnych stanowi przydatną podstawę do potwierdzenia szerszego trendu życia oceanicznego zmieniającego się w odpowiedzi na działalność człowieka. Zmiany w społecznościach planktonowych są niepokojącym wskaźnikiem „większego obrazu” ekosystemów morskich, ponieważ temperatury oceanów wciąż rosną w coraz szybszym tempie, mówi Jonkers.
„Pytanie brzmi: co się stanie z postępem zmian klimatu?” - mówi Jonkers. „Nawet w jednym stopniu [zmiany temperatury] widzimy już duże zmiany w planktonicznych otwornicach, a prawdopodobnie także w innej faunie morskiej. Oznacza to, że wszystkie te gatunki muszą się przystosować, a obecnie nie wiemy, czy potrafią, czy potrafią zrobić to wystarczająco szybko. ”
