In 2011, onderzoekers observeerden iets dat onmogelijk zou moeten zijn:een enorme bloei van fytoplankton die groeit onder Arctisch zee-ijs in omstandigheden die veel te donker hadden moeten zijn voor iets dat fotosynthese nodig heeft om te overleven. Dus, hoe was deze bloei mogelijk?

Met behulp van wiskundige modellering, onderzoekers van de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) ontdekten dat dunner wordend Arctisch zee-ijs verantwoordelijk kan zijn voor deze bloei en meer bloemen in de toekomst, mogelijk aanzienlijke verstoring van de Arctische voedselketen veroorzaken.

Het onderzoek is beschreven in wetenschappelijke vooruitgang en is een samenwerking tussen onderzoekers van SEAS, Universiteit van Oxford en Universiteit van Reading.

Fytoplankton vormt de basis van het hele Arctische voedselweb. Elke zomer, als het zee-ijs zich terugtrekt, zonlicht dat het open water raakt, veroorzaakt een enorme bloei van plankton. Deze pluimen trekken vissen aan, die grotere roofdieren aantrekken en voedsel leveren aan inheemse gemeenschappen die in het noordpoolgebied leven.

Fytoplankton zou niet onder het ijs moeten kunnen groeien omdat ijs het meeste zonlicht terug in de ruimte reflecteert. waardoor het het water eronder niet kan bereiken.

Maar de afgelopen decennia is Arctisch ijs is donkerder en dunner geworden door de opwarming van de aarde, waardoor er steeds meer zonlicht in het water eronder kan doordringen. Groot, donkere plassen water op het ijsoppervlak, bekend als smeltvijvers, zijn toegenomen, het verminderen van de reflectiviteit van het ijs. Het ijs dat bevroren blijft, is dun en wordt steeds dunner.

"Onze grote vraag was:hoeveel zonlicht wordt door het zee-ijs doorgelaten, zowel als een functie van de dikte, die is afgenomen, en het smeltvijverpercentage, die is toegenomen, " zei Chris Horvat, eerste auteur van de paper en afgestudeerde student toegepaste wiskunde aan SEAS. "Wat we ontdekten, was dat we van een staat gingen waar er geen potentieel was voor planktonbloei naar enorme delen van het noordpoolgebied die vatbaar zijn voor dit soort groei."

De wiskundige modellering van het team wees uit dat hoewel de smeltvijvers bijdragen aan omstandigheden die vriendelijk zijn voor bloemen, de grootste boosdoener is de ijsdikte.

Twintig jaar geleden, slechts ongeveer 3 tot 4 procent van het Arctische zee-ijs was dun genoeg om grote kolonies plankton eronder te laten bloeien. Vandaag, de onderzoekers ontdekten dat bijna 30 procent van de met ijs bedekte Noordelijke IJszee in de zomermaanden sub-ijsbloei toelaat.

"De afname van de dikte van het zee-ijs in het noordpoolgebied in de afgelopen 30 jaar heeft de ecologie in dat gebied drastisch veranderd. "zei Horvat. "Plotseling, ons hele idee over hoe dit ecosysteem werkt, is anders. Het fundament van het Arctische voedselweb groeit nu op een ander moment en op plaatsen die minder toegankelijk zijn voor dieren die zuurstof nodig hebben."

De onderzoekers hopen dat hun model nuttig zal zijn bij het plannen van toekomstige expedities om deze bloemen te observeren en om de impact te meten die deze verschuiving zal hebben op ecosystemen.