Oceany są mniej zielone. Znika fundamentalny składnik mórz

Na zdjęciach satelitarnych Ziemia przypomina niebiesko-zielony klejnot. Barwy oceanów odzwierciedlają życie: zieleń to chlorofil, produkowany przez fitoplankton w procesie fotosyntezy. Ale według najnowszego badania opublikowanego w „Nature”, ten kolor zaczyna blednąć. Zespół naukowców z Chin, Wielkiej Brytanii, Niemiec i USA przeanalizował dwie dekady danych z satelitów NASA i wykazał, że od 2001 do 2023 r. w większości oceanów spadło stężenie planktonu.

– To wyraźny sygnał, że globalne ocieplenie osłabia tzw. biologiczną pompę węglową, jeden z fundamentalnych systemów podtrzymujących życie na Ziemi – mówi w rozmowie z portalem „Inside Climate News” dr Iestyn Woolway, badacz oceanów z Bangor University w Walii i współautor pracy. – Mniej zielony ocean oznacza słabsze sieci pokarmowe i mniejszą zdolność pochłaniania dwutlenku węgla – dodaje.

Słabnące serce oceanicznego ekosystemu

Fitoplankton to mikroskopijne rośliny, które przez ponad dwa miliardy lat tworzyły atmosferę nadającą się do oddychania. Wciąż produkują większość tlenu potrzebnego do życia i są podstawą łańcucha pokarmowego – od ryb i ptaków po wieloryby. Ich zanik zagraża całym ekosystemom i bezpieczeństwu żywnościowemu, zwłaszcza społecznościom nadbrzeżnym, które czerpią z morza podstawowe źródło białka.

Badacze ustalili, że największy spadek „zieleni” dotyczy oceanów na niskich i umiarkowanych szerokościach geograficznych – tych samych, które pochłonęły aż 93 proc. nadmiarowego ciepła powstałego wskutek emisji gazów cieplarnianych od początku rewolucji przemysłowej. Gdy woda przy powierzchni się ogrzewa, staje się lżejsza i tworzy stabilną warstwę, która uniemożliwia mieszanie z chłodniejszymi, bogatszymi w składniki odżywcze głębinami. W efekcie plankton głoduje.

– To proces trudny do zaobserwowania. W przeciwieństwie do topniejących lodowców czy ekstremalnych zjawisk pogodowych, spadek produktywności oceanów jest cichy, powolny i niewidoczny gołym okiem – podkreśla Woolway.

Algorytmy w służbie oceanów

Głównym autorem badania jest prof. Di Long z Wydziału Inżynierii Hydraulicznej Uniwersytetu Tsinghua w Pekinie. Jak wyjaśnia, celem zespołu było pierwotnie wypełnienie luk w danych satelitarnych i stworzenie dokładniejszego obrazu zmian barwy oceanów. – Ostatecznie udało się nam zmierzyć i ilościowo opisać zaskakująco silny trend spadkowy – mówi Long. – Szczególnie wyraźny w strefach przybrzeżnych, gdzie ekosystemy są najbardziej wrażliwe.

Naukowcy połączyli dane satelitarne z pomiarami tysięcy automatycznych boi oceanicznych, które rejestrują parametry chemiczne wody na różnych głębokościach. Użycie algorytmów uczenia maszynowego pozwoliło uzupełnić braki wynikające z zachmurzenia czy nierównomiernego pokrycia satelitów. To właśnie sztuczna inteligencja ujawniła systematyczny, globalny spadek produktywności planktonu.

– Po raz pierwszy dysponujemy tak kompletnym obrazem zmian – mówi Woolway. – To nie lokalne wahania, lecz globalny, systemowy proces.

Mniej zakwitów, więcej niepewności

Zespół Di Longa odkrył także coś, co zaskoczyło samych autorów: spadek liczby zakwitów glonów. Dotychczas część naukowców obawiała się, że ocieplenie oceanów doprowadzi do ich wzrostu, w tym toksycznych, szkodliwych dla ludzi i zwierząt. Tymczasem w wielu rejonach zakwitów jest po prostu mniej.

– To ważny, choć złożony sygnał – zauważa prof. Long. – Możliwe, że obserwujemy zanik pożytecznych zakwitów przy równoczesnym wzroście tych toksycznych, ale do potwierdzenia tej hipotezy potrzebne są dalsze badania.

Podobnie uważa dr Malin Ödalen z Instytutu Badań nad Wpływem Klimatu w Poczdamie (PIK), niezwiązana z zespołem publikującym badanie. – Dane są coraz bardziej jednoznaczne: to, co wcześniej mogło wyglądać na wzrost produktywności oceanicznej, okazuje się jej spadkiem – mówi badaczka. – Fitoplankton żyje na granicy swojego tolerowanego zakresu temperatur, a nawet niewielki wzrost ciepła powierzchniowego może być dla niego zabójczy.

Słabnąca pompa węglowa

Wyniki badań wpisują się w szerszy obraz zmian w oceanach. Jak przypomina zespół, to właśnie fitoplankton stanowi jeden z głównych mechanizmów usuwania dwutlenku węgla z atmosfery. Dzięki fotosyntezie wychwytuje CO₂, a po obumarciu jego szczątki opadają na dno, gdzie węgiel zostaje uwięziony na tysiące lat. To naturalny magazyn, który ogranicza tempo globalnego ocieplenia.

– Osłabienie tej pompy węglowej oznacza, że coraz większa część emisji pozostaje w atmosferze – tłumaczy dr Michael Mann, klimatolog z Uniwersytetu Pensylwanii i współautor badań. Mann, znany z prac nad tzw. hokejowym kijem – wykresem gwałtownego wzrostu temperatur w XX wieku – podkreśla, że łączenie danych satelitarnych z pomiarami oceanicznymi było kluczowe.

– Poprzednie analizy, oparte wyłącznie na jednym źródle danych, dawały błędny obraz. Nasze wyniki są bardziej wiarygodne, bo opierają się na niezależnych metodach pomiaru i analizie z użyciem sztucznej inteligencji – zaznacza Mann.

Według niego zmiany te są nieodwracalne w krótkim czasie. Nawet gdyby ludzkość dziś zatrzymała emisje gazów cieplarnianych, ocieplenie podpowierzchniowych warstw oceanu będzie postępować jeszcze przez dziesięciolecia, pogłębiając stratyfikację i dalszy spadek produkcji planktonu.

Jeśli trend się utrzyma, konsekwencje będą globalne. Uboższe oceany oznaczają mniejsze połowy ryb, które są głównym źródłem pożywienia dla ponad 3 miliardów ludzi. Zmniejszenie zdolności oceanów do pochłaniania CO₂ przyspieszy zmiany klimatyczne, a to z kolei uderzy w społeczności nadbrzeżne przez wzrost poziomu morza i ekstremalne zjawiska pogodowe.

– Zmiany, które dziś widzimy w oceanach, będą miały długotrwałe następstwa – ostrzega Mann. – To trwałe dziedzictwo spalania paliw kopalnych.

Badacze podkreślają, że choć zjawisko jest trudne do dostrzeżenia gołym okiem, jego znaczenie dla planety może być większe niż topnienie lodowców. Zmiana koloru oceanów to pierwszy globalny sygnał utraty produktywności biosfery morskiej – ostrzeżenie, które powinniśmy potraktować poważnie.