Fytoplanktonbloei die de basis vormt van het mariene voedselweb, breidt zich noordwaarts uit naar ijsvrije wateren waar ze nog nooit eerder zijn gezien, volgens nieuw onderzoek.

Een nieuwe studie op basis van satellietbeelden van oceaankleur onthult lentebloei van fytoplankton in de Noordelijke IJszee, die voorheen niet bestonden, breiden zich noordwaarts uit met een snelheid van 1 breedtegraad per decennium. Hoewel bloeit, of grote explosies van fytoplankton, in dit gebied nog niet eerder voorkwam, fytoplankton was bij lage biomassa aanwezig in het centrale bekken van het noordpoolgebied. De studie vond ook de primaire productiviteit van het fytoplankton, of de snelheid waarmee fytoplankton zonlicht omzet in chemische energie, neemt toe tijdens de voorjaarsbloei.

De afname van het Arctische zee-ijs in de afgelopen decennia heeft plaats gemaakt voor gebieden met open water waar fytoplankton kan gedijen, hun noordwaartse expansie voortdrijvend, volgens de auteurs van de studie. De onderzoekers weten niet welk effect deze uitbreiding zal hebben op het voedselweb, maar de resultaten suggereren dat de afname van de ijsbedekking de mariene ecosystemen op onvoorziene manieren beïnvloedt.

Als het zee-ijs blijft afnemen, het zou de lentebloei van fytoplankton verder naar het noorden kunnen drijven en de primaire productiviteit nog meer kunnen verhogen. Deze veranderingen kunnen het lot van de Noordelijke IJszee als koolstofbron of koolstofput beïnvloeden, volgens de studie.

"Als het pakijs in de zomer helemaal verdwijnt, er zullen gevolgen zijn voor de voorjaarsbloei van fytoplankton, " zei Sophie Renaut, een doctoraat student aan de Laval University in Quebec City, Canada, en hoofdauteur van de nieuwe studie in Geofysische onderzoeksbrieven , een tijdschrift van de American Geophysical Union. "We kunnen niet precies voorspellen hoe het zal evolueren, maar we zijn er vrij zeker van dat er drastische gevolgen zullen zijn voor het hele ecosysteem."

Fytoplankton in het ecosysteem

Fytoplankton zijn microscopisch kleine organismen die in water leven, verbruiken koolstofdioxide en geven zuurstof af door fotosynthese. In dit proces, ze zetten zonlicht om in chemische energie. Fytoplankton vormt de basis van het mariene voedselweb, indirect alles voeden, van kleine vissen tot walvissen van meerdere ton.

De groei van fytoplankton is afhankelijk van de beschikbaarheid van koolstofdioxide, zonlicht, voedingsstoffen, watertemperatuur en zoutgehalte, waterdiepte en grazende dieren, volgens het NASA Earth Observatory. Wanneer de omstandigheden ideaal zijn, fytoplankton bevolkingsgroei kan exploderen, of bloeien. Hoewel een bloei enkele weken kan duren, de levensduur van een individueel fytoplankton is zelden meer dan enkele dagen.

Fytoplankton in de Noordelijke IJszee bloeit meestal elk voorjaar. Vroeger, fytoplanktonbloei is vrijwel afwezig geweest op de hoogste Arctische breedtegraden, omdat deze gebieden meestal bedekt zijn met zee-ijs. In de afgelopen decennia is het zee-ijs afgenomen, in sommige delen van het noordpoolgebied eerder uiteenvallen of zich helemaal niet vormen.

In de nieuwe studie Renaut en haar collega's wilden zien of de recente afname van het zee-ijs enig effect heeft gehad op de bloei van fytoplankton in de lente. Ze gebruikten satellietwaarnemingen van de kleur van de oceaan - die schattingen geven van de biomassa van fytoplankton en de primaire productiviteit - om de veranderingen van de bloei elk voorjaar van 2003 tot 2013 te volgen.

Ze ontdekten dat de lentebloei zich verder naar het noorden uitbreidt en de primaire productiviteit toeneemt. In de lente- en zomermaanden, de netto primaire productiviteit in de Noordelijke IJszee is tussen 2003 en 2013 met 31 procent gestegen volgens de studie. De onderzoekers ontdekten ook dat deze bloemen in de Barentsz- en Karazee, ten noorden van Rusland, groeien naar het noorden met een snelheid van 1 graad breedte per decennium.

Onverwachte effecten van zee-ijsdaling

Zeeijs dat eerder in het seizoen smelt, creëert grotere open watergebieden die fungeren als incubators voor de groei van fytoplankton en het groeiseizoen verlengen, volgens Renaut.

De auteurs vermoeden dat de lentebloei zich ooit zou kunnen uitstrekken tot in het centrale stroomgebied van de Noordpool. die bijna alles omvat ten noorden van 80 graden noorderbreedte. primaire productiviteit, Hoewel, zou waarschijnlijk laag blijven vanwege een gebrek aan voedingsstoffen. Minder ijsbedekking betekent dat lentebloei en onder-ijsbloei mogelijk ook moeten strijden om licht en voedingsstoffen, waardoor de stroom van het mariene ecosysteem verandert. De resultaten suggereren een grote verandering in deze regio, die nooit ijsvrij is geweest.

"De poolgebieden - de Zuidelijke Oceaan en de Noordelijke IJszee - zijn erg belangrijk omdat ze een cruciale rol spelen bij het reguleren van het mondiale klimaat, "Zei Renaut. "Als het zee-ijs in de zomer volledig verdwijnt in de Noordelijke IJszee, dat is wat we over enkele decennia verwachten, het zal een impact hebben op het ecosysteem, maar waarschijnlijk ook op het klimaat."

Patricia Yager, hoogleraar Mariene Wetenschappen aan de Universiteit van Georgia die niet betrokken was bij de nieuwe studie, zei dat de eerdere groei van algenbloei die ze in sommige gebieden waarnamen, aanzienlijke gevolgen zou kunnen hebben als dieren nog niet klaar zijn om op het fytoplankton te grazen.

"Zo'n mismatch in de tijd zou grote veranderingen kunnen veroorzaken in het Arctische voedselweb, niet alleen gevolgen hebben voor de lokale dieren en de mensen die daar leven, maar ook de wereldbevolking van migrerende dieren die afhankelijk zijn van deze Arctische hulpbronnen, " zei Yager. "Wat er in het Noordpoolgebied gebeurt, blijft niet in het Noordpoolgebied."

Cecile Rousseaux, een onderzoeker bij de Universities Space Research Association, die niet betrokken was bij de nieuwe studie, zei dat de studie het onderzoek op dit gebied bevordert door individuele regio's van het noordpoolgebied te onderzoeken op de productiviteit van fytoplankton, en vertegenwoordigt het bewijs van de effecten die verminderde ijsbedekking heeft op de biochemische cyclus van de Noordelijke IJszee. Echter, Rousseaux merkte op dat de studie beperkingen heeft.

"Het is ook belangrijk om te onthouden dat we momenteel worden beperkt door de hoeveelheid beschikbare gegevens om deze veranderingen te bestuderen, " zei Rousseaux. "Langere tijdreeksen van satellietgegevens zullen ons in staat stellen te bevestigen of deze trends in de productiviteit van fytoplankton aanhouden of niet."