Terwijl de wereld opwarmt, ingrijpende veranderingen in mariene nutriënten lijken een verwacht gevolg van verhoogde oceaantemperaturen. Echter, de realiteit is ingewikkelder. Nieuw onderzoek suggereert dat processen onder het oceaanoppervlak mogelijk bepalen wat er boven gebeurt.

Plankton is een van de meest talrijke en belangrijke organismen in de oceaan. De balans van chemische elementen erin varieert en is van cruciaal belang voor het vormgeven van veel mariene processen, inclusief het voedselweb en de wereldwijde koolstofcyclus. Van oudsher wordt gedacht dat temperatuur de verhouding van deze elementen regelt. Echter, een nieuwe studie suggereert dat dit evenwicht grotendeels afhankelijk is van activiteit in de ondergrondse oceaan, van een diepte van meer dan 300 voet. Het werk, geleid door wetenschappers van Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, werd onlangs gepubliceerd in Communicatie Aarde en Milieu .

Het team bekeek monsters van acht locaties in oceanen over de hele wereld. Ze ontdekten dat de verhouding van stikstof en fosfor die uit de ondergrondse oceaan wordt geïntroduceerd, de balans regelt van die voedingsstoffen in de mariene micro-organismen die de basis vormen voor de gezondheid van de oceaan. Deze ontdekking zou wetenschappers in staat kunnen stellen om complexe oceaanprocessen nauwkeuriger te onderzoeken.

"Dit is de eerste keer dat we in een breed scala van oceaanregio's hebben gekeken en direct de balans van voedingsstoffen in micro-organismen in de oceaan hebben gemeten, wat heel spannend is, " zei Mike Lomas, hoofdauteur op het papier. "Nu kunnen we meer realistische parameters toepassen op basis van wat de mariene dynamiek drijft op de computermodellen die worden gebruikt om oceaanveranderingen te voorspellen "

Al decenia, onderzoekers hebben een vaste verhouding gebruikt om de koolstofbalans te schatten, stikstof, en fosfor in mariene milieus. Wetenschappers en groepen zoals het International Panel on Climate Change gebruiken deze verhouding in computersimulaties om voorspellingen te doen over de toekomst van de planeet.

Echter, het vertegenwoordigt niet noodzakelijk de grote diversiteit aan chemische evenwichten in de oceaan of de significante rol die organismen spelen in het circuleren van voedingsstoffen.

"Het probleem is dat de vaste verhoudingen veilige schattingen zijn die niet echt weergeven hoe biologie werkt, " zei Lomas. "Realistischer, maar riskant en ingewikkeld, benaderingen worden nog niet op grote schaal gebruikt."

Om een ​​nauwkeuriger begrip van deze verhoudingen te krijgen, Lomas heeft ze rechtstreeks gemeten in fytoplankton - enkele van de meest kritische mariene organismen ter wereld. De elementen in de cellen van deze organismen weerspiegelen de beschikbare voedingsstoffen in hun habitat en werpen licht op de rol van biodiversiteit in de kringloop van voedingsstoffen.

Dit is niet de eerste keer dat fytoplankton is onderzocht om de nutriëntenniveaus in de oceaan te begrijpen, maar het is het meest geavanceerde en uitgebreide. Het team onderzocht fytoplankton over de hele wereld om een ​​momentopname te maken van drie kritische voedingselementen in brede omgevingscondities. traditioneel, onderzoekers hebben fysieke filters gebruikt om plankton uit zeewater te scheiden voordat ze ze onderzochten. Echter, deze aanpak kan ook bacteriën en kleine deeltjes vangen, tot fouten leiden.

Deze studie gebruikte een techniek genaamd flowcytometrie, waarmee onderzoekers honderden tot duizenden cellen per seconde kunnen onderzoeken en sorteren. Dit stelde de onderzoekers in staat om alleen de cellen te isoleren en te onderzoeken waarin ze geïnteresseerd waren. Het gaf hen niet alleen een nauwkeuriger begrip van de diverse verhoudingen van elementen in de oceaan, maar ook welke processen ze beheersen.

Het team vond dat in tegenstelling tot de meest voorkomende hypothese, de verhouding van koolstof, stikstof en fosfor in cellen was voornamelijk afhankelijk van de verhouding van stikstof en fosfor die vanuit de ondergrondse oceaan werd aangevoerd tot de zonovergoten wateren waar fytoplankton actief is. Dit gold voor alle locaties, ongeacht het soort fytoplankton of hun omgevingsomstandigheden.

Lomas hoopt dat dit verbeterde begrip van nutriënten kan worden gebruikt om een ​​beter beeld te krijgen van hoe oceanen zullen reageren op klimaatverandering.

"We kunnen de voedingsstoffen in elke cel in elke oceaan niet onderzoeken, maar we moeten er zeker van zijn dat alle controlerende factoren zijn opgenomen in computermodellen, Lomas zei. "Omdat we deze resultaten combineren met andere geavanceerde disciplines, we zullen ons begrip van de oceaandynamiek en het vermogen om toekomstige omstandigheden te voorspellen echt vergroten."