De oceaan speelt een belangrijke rol in de wereldwijde koolstofcyclus. De drijvende kracht komt van minuscuul plankton dat organische koolstof produceert door middel van fotosynthese, als planten op het land.

Wanneer plankton sterft of wordt geconsumeerd, een reeks processen die bekend staat als de biologische koolstofpomp, voert zinkende koolstofdeeltjes van het oppervlak naar de diepe oceaan in een proces dat bekend staat als mariene sneeuwval. Naturalist en schrijver Rachel Carson noemde het de 'meest verbazingwekkende sneeuwval op aarde'.

Een deel van deze koolstof wordt verbruikt door het zeeleven, en een deel wordt chemisch afgebroken. Veel ervan wordt naar diepe wateren gebracht, waar het honderden tot duizenden jaren kan blijven. Als de diepe oceanen niet zoveel koolstof zouden opslaan, de aarde zou nog warmer zijn dan nu.

In een recente studie, Ik werkte samen met collega's uit de VS, Australië en Canada om te begrijpen hoe efficiënt de biologische pomp koolstof opvangt als onderdeel van deze zeesneeuw. Eerdere pogingen om deze vraag te beantwoorden, maten vaak mariene sneeuwval op een ingestelde referentiediepte, zoals 450 voet (150 meter). In tegenstelling tot, we hebben meer aandacht besteed aan de diepte van iets dat de eufotische zone wordt genoemd. Dit is de oceaanlaag dicht bij het oppervlak, waar genoeg licht doordringt om fotosynthese te laten plaatsvinden.

We hebben nauwkeuriger rekening gehouden met hoe diep de eufotische zone zich uitstrekt door chlorofylsensoren te gebruiken, die wijzen op de aanwezigheid van plankton. Deze benadering onthulde dat de zonovergoten zone zich in sommige delen van de oceaan verder naar beneden uitstrekt dan in andere. Rekening houdend met deze nieuwe informatie, we schatten dat de biologische pomp twee keer zoveel warmte-vasthoudende koolstof naar beneden transporteert uit de oceaan aan de oppervlakte dan eerder werd gedacht.

Waarom het uitmaakt

Het fenomeen biologische pomp vindt plaats over de hele oceaan. Dat betekent dat zelfs kleine veranderingen in de efficiëntie de kooldioxidegehaltes in de atmosfeer aanzienlijk kunnen veranderen en, als resultaat, globaal klimaat.

Bovendien, lichtpenetratie varieert regionaal en seizoensgebonden in de oceanen. Het is essentieel om die verschillen te begrijpen, zodat oceaanwetenschappers biologische processen kunnen integreren in betere mondiale klimaatmodellen.

We hebben ook een ander oceaanfenomeen overwogen dat de grootste migratie van dieren op aarde met zich meebrengt. Het heet diel verticale migratie, en gebeurt over de hele wereld. Elke 24 uur, een enorme golf van plankton en vissen stijgt op uit de schemerzone om 's nachts aan de oppervlakte te eten, daal dan overdag terug naar donkerder water.

Wetenschappers denken dat dit proces veel koolstof van het oppervlak naar diepere wateren verplaatst. Onze studie suggereert dat de hoeveelheid koolstof die door deze dagelijkse migraties wordt vervoerd, ook moet worden gemeten op dezelfde grens waar het licht verdwijnt, zodat wetenschappers de mariene sneeuwval direct kunnen vergelijken met de actieve migratie.

Hoe we het deden

Voor deze studie is we hebben eerder onderzoek naar de biologische pomp beoordeeld. Om resultaten te vergelijken, we bepaalden eerst hoe diep het door de zon beschenen gebied zich uitstrekte. We vonden deze grens op de diepte waar het te donker werd om nog meer chlorofylpigmenten te zien, die de aanwezigheid van mariene fytoplanktonlagen markeren. Over de onderzoeken heen, die diepte varieerde tussen 100 en 550 voet (30 tot 170 meter).

Volgende, we schatten hoeveel organische koolstof in deze studies in diepere wateren zakte, en gemeten hoeveel er nog over was in deeltjes die nog eens 100 meter dieper in de schemerzone zonken. Veel wezens leven en voeden zich in deze diepe wateren, inclusief vis, inktvis, wormen en kwallen. Sommigen van hen verbruiken zinkende koolstofdeeltjes, vermindering van de hoeveelheid sneeuwval op zee.

Door deze twee getallen te vergelijken, kregen we een schatting van hoe efficiënt de biologische pomp koolstof naar diepe wateren verplaatste. De onderzoeken die we hebben beoordeeld, hebben een breed scala aan waarden opgeleverd. Algemeen, we hebben berekend dat de biologische pomp twee keer zoveel koolstof vastlegde als eerdere onderzoeken die geen rekening hielden met het brede scala aan lichtpenetratiediepten. Regionale patronen veranderden ook:gebieden met een ondiepe lichtpenetratie waren verantwoordelijk voor een hoger percentage koolstofverwijdering dan gebieden met een diepere lichtpenetratie.

Wat nog niet bekend is

Onze studie onthult dat wetenschappers een meer systematische benadering moeten gebruiken om de verticale grenzen van de oceaan te definiëren voor de productie en het verlies van organische koolstof. Deze bevinding komt op het juiste moment, omdat de internationale oceanografische gemeenschap pleit voor meer en betere studies van de biologische koolstofpomp en de schemerzone van de oceaan.

De schemerzone kan ernstig worden aangetast als landen nieuwe visserijen in het middenwater willen ontwikkelen, de zeebodem ontginnen voor mineralen of gebruiken als stortplaats voor afval. Wetenschappers vormen een gezamenlijke inspanning genaamd de Joint Exploration of the Twilight Zone Ocean Network, of JETZON, onderzoeksprioriteiten te stellen, bevordering van nieuwe technologieën en betere coördinatie van studies over schemerzones.

Om deze onderzoeken te vergelijken, onderzoekers hebben een gemeenschappelijke set van metrische gegevens nodig. Voor de biologische koolstofpomp, we moeten beter begrijpen hoe groot deze stroom koolstof is, en hoe efficiënt het wordt getransporteerd naar dieper water voor langdurige opslag. Deze processen zullen van invloed zijn op hoe de aarde reageert op de toenemende uitstoot van broeikasgassen en de opwarming die ze veroorzaken.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.