Wetenschappers hebben de oceaanomstandigheden blootgelegd die een enorme zomerbloei van algen ondersteunen die 16 procent van de wereldwijde oceaan beslaan. Bekend als de Grote Calcietgordel, deze dichte groep van een microscopisch fytoplankton, coccolithoforen, is te zien op satellietbeelden als turquoise wervelingen in het donkerblauwe water van de Zuidelijke Oceaan.

"Satellieten zien het licht weerkaatst door de coccolithoforen, " zei Barney Balch, een senior onderzoeker bij Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Onder een krachtige microscoop, je kunt zien dat dit komt omdat ze zich omringen met ingewikkelde, witte platen van calciumcarbonaat. Deze krijtborden werken als miljoenen kleine hangende spiegels, zonlicht weerkaatst vanuit de oceaan naar NASA's aardobservatiesatellieten."

Balch maakte deel uit van een internationaal team van onderzoekers van Bigelow Laboratory, Universiteit van Southampton (VK), het National Oceanography Centre in Southampton, en het Bermuda Institute of Ocean Science dat de omstandigheden bestudeerde die de bloei mogelijk maken en de ecologie van de fytoplanktonsoorten waaruit het bestaat. Ze publiceerden onlangs hun resultaten in het tijdschrift Biogeowetenschappen .

"De verbanden tussen oceaanchemie en populaties coccolithoforen en diatomeeën zijn niet eenvoudig, " zei hoofdauteur Helen Smith, een onderzoeker van de Universiteit van Southampton. "Om het samenspel tussen deze twee belangrijke fytoplanktongroepen en het oceaanmilieu volledig te begrijpen, we moesten een holistische benadering van gegevensverzameling en -analyse handhaven."

Het team ontdekte dat de temperatuur van het zeeoppervlak, nutriënten niveaus, en kooldioxideconcentratie waren de belangrijkste factoren bij het bepalen waar soorten coccolithoforen en diatomeeën, een ander type microscopisch fytoplankton, groeien. Zoals verwacht, opgelost ijzer was een sleutelfactor bij het beheersen van de planktonpopulaties.

"Al het fytoplankton heeft ijzer nodig om te groeien, en het is over het algemeen schaars in de Zuidelijke Oceaan, " zei Ben Twining, een senior onderzoeker en interim-president bij Bigelow Laboratory. "Coccolithoforen - maar niet noodzakelijkerwijs diatomeeën - waren overvloediger op locaties met verhoogd ijzer."

Inderdaad, diatomeeën hebben ook silica nodig om hun glazen exoskeletten te bouwen. Great Calcite Belt-water heeft niet genoeg kiezelzuur om grote diatomeeën te ondersteunen, die meestal worden aangetroffen in de meest productieve delen van de oceanen van de wereld. Dit creëert een kans voor soorten klein fytoplankton om te gedijen, waaronder coccolithoforen en extreem kleine diatomeeënsoorten. Als resultaat, klein fytoplankton domineert de regio.

"Geen enkele omgevingsfactor was verantwoordelijk voor de variabiliteit in fytoplankton in onze studie, die de complexiteit van coccolithophore en diatomeeënsucces in de zomer Great Calcite Belt benadrukt, ' zei Smit.

Verder, vonden de onderzoekers reden om de rol in koolstofverwijdering die de Zuidelijke Oceaan zou spelen in de wereldwijde koolstofcyclus in twijfel te trekken, tenminste in de Grote Calcietgordel. Wanneer coccolithoforen hun krijtplaten bouwen, ze halen koolstof uit het water, maar door dat proces komt ook koolstofdioxide vrij in de oceaan en de atmosfeer aan de oppervlakte.

Over de hele Zuidelijke Oceaan, de dichte minerale schelpen van coccolithoforen en diatomeeën ballast zinkende deeltjes organisch afval. Dit proces om koolstof in de diepten van de oceaan en weg van de atmosfeer te trekken, wordt de biologische koolstofpomp genoemd. Het coccolithofoor dat de Grote Calcietgordel vormt, is zo groot, echter, dat het de waterchemie in de zomer kan veranderen.

"Als we door de Grote Calcietgordel stomen, we zien dat er hotspots zijn van verhoogde koolstofdioxide, op een plaats die over het algemeen een grote koolstofput blijft, " zei professor Nicholas Bates, een co-auteur van het Bermuda Institute of Ocean Science.

Deze bevinding verbetert de integriteit van wereldwijde koolstofcyclusmodellen, die wetenschappers over de hele wereld kan helpen het lot van koolstofdioxide in de atmosfeer te voorspellen.

Balch en zijn team zullen de effecten van coccolithoforen op de mondiale oceaan blijven bestuderen, het ondernemen van cruises ondersteund door de National Science Foundation in 2019 en 2020 naar de Indische Oceaan. Koud oppervlaktewater in de regio van de Grote Calcietgordel zakt diep onder de warmere, minder dicht water naar het noorden. Veertig jaar later, dat water weer naar de evenaar komt, met voedingsstoffen die naar schatting 75 procent van de microscopische plantengroei in de tropen en subtropen voeden.

"We denken dat het fytoplankton van de Grote Calcietgordel dit water fundamenteel conditioneert voordat het zinkt, vormgeven aan wat er in de buurt van de evenaar zal groeien als het water decennia later aan de oppervlakte komt, ' zei Balch.