Meer dan twee mijl onder het oppervlak van de oceaan, microben, wormen, vissen, en andere grote en kleine wezens gedijen goed. Ze zijn afhankelijk van het transport van dode en rottende materie van het oppervlak (zeesneeuw) voor voedsel op deze donkere diepten.

Dichtbij het zeeoppervlak, koolstofdioxide uit de atmosfeer wordt opgenomen in de lichamen van microscopisch kleine algen en de dieren die ze eten. Als ze sterven, deze organismen zinken naar de diepte, koolstof met zich mee.

Deze aanvoer van koolstof naar de diepzee is niet stabiel. Soms, maanden tot jaren aan zeesneeuw valt naar de afgrond tijdens zeer korte "puls"-evenementen.

In een nieuwe studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ), MBARI-wetenschappers en hun medewerkers laten zien dat er een toename is van pulsgebeurtenissen voor de kust van Californië. Ze laten ook zien dat hoewel dergelijke episodes erg belangrijk zijn voor de koolstofcyclus, ze zijn niet goed vertegenwoordigd in mondiale klimaatmodellen.

MBARI Senior Scientist Ken Smith heeft de afgelopen 29 jaar onderzocht hoe diepzeegemeenschappen reageren op de veranderende koolstoftoevoer op een diepzee-onderzoekslocatie genaamd Station M. Deze langetermijnmonitoringsite is 4, 000 meter (2,5 mijl) onder het oceaanoppervlak en 220 kilometer (124 mijl) voor de kust van Californië. Dit is de enige diepzeesite ter wereld waar continu vraag en aanbod van koolstof in detail worden vastgelegd als een tijdreeks.

Een reeks autonome instrumenten op Station M helpt onderzoekers de pulsgebeurtenissen en hun impact op diepzee-biota te bestuderen. Twee sets sedimentvallen, opgehangen 50 en 600 meter boven de zeebodem, verzamel elke 10 dagen de zinkende zeesneeuw. Op de bodem, time-lapse camera's maken elk uur foto's van de zeebodem, waarmee wetenschappers veranderingen in hoeveelheden zeesneeuw en veranderingen in dierengemeenschappen kunnen detecteren.

Sinds 2011, MBARI's benthische rover, een autonoom onderwatervoertuig ter grootte van een kleine auto, heeft 11 kilometer (zeven mijl) over de zeebodem gekropen bij Station M. Het meet het zuurstofverbruik door microben en dieren op de bodem, waardoor wetenschappers kunnen inschatten hoeveel voedsel (koolstof) wordt geconsumeerd.

De PNAS studie gericht op zes periodes tussen 2011 en 2017 toen grote hoeveelheden zeesneeuw sedimentvallen bereikten bij Station M. Tijdens deze episodische pulsen, elke dag bereikte vier keer meer koolstof de diepzee, in vergelijking met niet-pulsdagen.

Vergeleken met de eerste 20 jaar van de tijdreeks, pulsgebeurtenissen kwamen vaker voor na 2011. Van de totale hoeveelheid koolstof die de sedimentvallen bereikte op 3, 400 meter diepte van 2011 tot 2017, meer dan 40 procent arriveerde tijdens de pulsgebeurtenissen.

"Deze gebeurtenissen worden een veel groter onderdeel van de koolstofcyclus, " zei Christine Huffard, een mariene bioloog bij MBARI en co-auteur van de studie. In feite, aangezien deze pulsgebeurtenissen groter en frequenter zijn geworden, onderzoekers hebben de grootte van de opvangbekers die in hun sedimentvallen worden gebruikt, moeten verdubbelen.

De pulsen van voedsel (en koolstof) naar de diepzee worden momenteel niet meegenomen in mondiale klimaatmodellen. De formule "Martin-curve", die is gebaseerd op zee-oppervlaktecondities zoals watertemperatuur, wordt veel gebruikt om te schatten hoeveel koolstof de diepzee bereikt. Huffard en haar co-auteurs ontdekten dat de Martin-curve goed overeenkwam met hun gegevens op niet-pulsdagen, maar het onderschatte de hoeveelheid koolstof die tijdens pulsgebeurtenissen arriveerde met 80 procent.

"In totaal schatte de Martin-curve slechts de helft van de diepzee-koolstof die we hebben gemeten, ' zei Huffard.

Deze bevindingen hebben implicaties voor de manier waarop de Martin-curve en vergelijkbare modellen worden gebruikt om wereldwijde schattingen van het koolstofbudget voor te bereiden voor Intergouvernementele Panel on Climate Change Assessment Reports. "We moeten een manier vinden om dergelijke modellen te ontwikkelen, zodat ze deze gebeurtenissen kunnen vastleggen, gezien hun algemeen belang, ' zei Huffard.

Als volgende stap, het onderzoeksteam zal individuele pulsgebeurtenissen nader bestuderen. Huffard wees erop dat veel vragen onbeantwoord blijven. "Wat maakt elke puls anders? Waarom komen ze nu zoveel vaker voor dan voorheen? Welke oppervlakteomstandigheden leiden tot hun vorming?" ze zei. "Als we dat begrijpen, we kunnen mogelijk pulsen modelleren uit satellietgegevens, zodat onze wereldwijde modellen de wereldwijde koolstofbudgetten nauwkeuriger kunnen voorspellen."

"We zouden graag 50 Station M's over de hele wereld hebben, maar we kunnen niet, " Huffard toegevoegd. "Realistisch moeten we dit modelleren met behulp van de wereldwijde dekking van satellieten."