De vreemde metalen doos die van de golven naar het dek van het schip wordt gesleept, lijkt op een ruimteschip dat uit de verbeelding van een kind is gevist.

Maar wanneer wetenschapper Clare Ostle het opent en de zijden rollen erin tevoorschijn haalt, is ze op zoek naar de veelbetekenende groene gloed van enkele van de belangrijkste wezens op aarde:plankton.

Dit is een continue planktonrecorder, torpedo-achtige apparaten die al 90 jaar worden gesleept door koopvaardijschepen en vissersboten op een uitgebreid netwerk van routes.

Ze helpen onderzoekers de oceaan beter te begrijpen door enkele van de kleinste bewoners te verzamelen.

Wat ze hebben gezien is dat terwijl klimaatverandering de zeeën verwarmt, plankton in beweging is - met mogelijk ingrijpende gevolgen voor zowel het oceaanleven als de mens.

Plankton - organismen die door de getijden worden meegevoerd - vormen de basis van het mariene voedselweb.

Maar ze maken ook deel uit van een ingewikkeld uitgebalanceerd systeem dat ons allemaal in leven houdt.

Ze helpen niet alleen om veel van de zuurstof die we inademen te produceren, ze zijn ook een cruciaal onderdeel van de wereldwijde koolstofcyclus.

"Het belangrijkste dat we zien is de opwarming", zegt Ostle, coördinator van de Pacific CPR Survey, tegen AFP terwijl ze de planktonrecorder demonstreert voor de kust van Plymouth in Groot-Brittannië.

De CPR-enquête heeft een beslissende verschuiving van plankton naar beide polen in de afgelopen decennia gedocumenteerd, aangezien de oceaanstromingen veranderen en veel zeedieren naar koelere gebieden trekken.

Kleinere warmwaterplankton vervangt ook meer voedzame koudwaterplankton, vaak ook met verschillende seizoenscycli, wat betekent dat de soorten die zich ermee voeden, zich moeten aanpassen of zich ook moeten verplaatsen.

"De grote zorg is wanneer veranderingen zo snel plaatsvinden dat het ecosysteem zich niet kan herstellen", zegt Ostle, eraan toevoegend dat dramatische temperatuurpieken ertoe kunnen leiden dat "hele visserijen instorten".

Nu bijna de helft van de mensheid voor zo'n 20 procent van hun dierlijke eiwitten afhankelijk is van vis, kan dit verwoestend zijn.

Biologische pomp

Plankton is een verzamelnaam uit het Grieks voor 'afdrijven' en omvat alles, van fotosynthetiserende bacteriën die vele malen kleiner zijn dan de breedte van een mensenhaar, tot kwallen met lange, hangende ranken.

Er zijn twee hoofdtypen:fytoplankton, diverse plantachtige cellen die gewoonlijk algen worden genoemd; en zoöplankton, dieren zoals krill en de larven van vissen, krabben en andere zeedieren.

Fytoplankton fotosynthese gebruikt de zonnestralen om C02 om te zetten in energie en zuurstof.

Wetenschappers schatten zelfs dat de zeeën ongeveer de helft van de zuurstof op aarde produceren, en dat is vooral te danken aan fytoplankton.

Ze zijn ook cruciaal voor de "biologische koolstofpomp" van de oceaan, die de zee helpt om minstens een kwart van de CO2 die wordt uitgestoten door de verbranding van fossiele brandstoffen af ​​te sluiten.

Terwijl bomen koolstof opslaan in hout en bladeren, slaat fytoplankton het op in hun lichaam.

Het gaat door het voedselweb, met fytoplankton dat wordt geconsumeerd door zoöplankton, dat op zijn beurt wordt gegeten door wezens van vogels tot walvissen.

"Vrijwel alles wat je maar kunt bedenken in de zee in een bepaald stadium van zijn levenscyclus zal plankton eten", zegt David Johns, hoofd van de CPR-enquête.

Wanneer organisch materiaal van dood plankton of hun roofdieren naar de oceaanbodem zinkt, neemt het koolstof mee.

'Escalerende effecten'

Maar wetenschappers waarschuwen dat klimaatverandering het systeem onder druk heeft gezet, met stijgende oceaantemperaturen, minder voedingsstoffen die het bovenste deel van de oceaan bereiken vanuit de diepte en verhoogde niveaus van C02-verzurend zeewater.

Klimaatverandering heeft "oceaan- en kustecosystemen blootgesteld aan omstandigheden die in de loop van eeuwen tot millennia ongekend zijn geweest, met gevolgen voor in de oceaan levende planten en dieren over de hele wereld", zegt het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering (IPCC) van de VN in een uitgelekt conceptrapport over klimaat. impacts, die volgend jaar worden gepubliceerd, waarin "escalerende effecten op het leven in zee" worden voorspeld.

Hoewel fytoplankton relatief veerkrachtig is en waarschijnlijk van territorium zal blijven verschuiven naarmate de zeeën warmer worden, verwacht het IPCC dat de verslechterende omstandigheden in de oceanen deze eeuw uiteindelijk zullen leiden tot een algehele achteruitgang.

De gemiddelde wereldwijde fytoplanktonbiomassa - een maatstaf voor het totale gewicht of de totale hoeveelheid - zal naar verwachting met ongeveer 1,8 tot zes procent dalen, afhankelijk van het emissieniveau.

Maar vanwege het buitensporige belang kunnen zelfs bescheiden reducties "het mariene voedselweb versterken", wat uiteindelijk kan leiden tot een vermindering van het zeeleven met ongeveer vijf tot 17 procent.

Er kunnen ook "veranderingen zijn in koolstofcycli en koolstofvastlegging, aangezien onze planktongemeenschap verandert" met kleiner plankton dat mogelijk minder CO2 opneemt, zegt planktonecoloog Abigail McQuatters-Gollop van Plymouth University.

Terwijl wereldleiders zich voorbereiden op een ontmoeting op een cruciale VN-top over klimaatverandering, is de kwestie een duidelijk voorbeeld van hoe de steeds snellere menselijke impact ingewikkelde levensondersteunende systemen destabiliseert.

Klein denken

Dit aanpakken is niet zo eenvoudig als het planten van bomen, merkt McQuatters-Gollop op.

Maar duurzaam vissen, het verminderen van verontreinigende stoffen en het terugdringen van de CO2-uitstoot kunnen allemaal helpen de gezondheid van de oceaan te verbeteren.

In het verleden zegt ze dat natuurbehoud zich heeft gericht op 'de grote dingen, de schattige dingen of de dingen die direct geld waard zijn', zoals walvissen, schildpadden en kabeljauw.

Maar ze vertrouwen allemaal op plankton.

Hoewel deze "blindheid" zou kunnen zijn omdat ze microscopisch klein zijn, kunnen mensen planktonsporen op het strand zien - in schuim op golven, of de nachtelijke twinkeling van bioluminescentie.

Of in de kindertelevisieshow "SpongeBob SquarePants", waarvan het personage Plankton "het beroemdste plankton is dat er is", zegt McQuatters-Gollop.

And when they "bloom" in vast numbers, plankton are visible from space, turning the water a startling emerald, or creating Van Gogh swirls of milky blue, in seasonal displays critical for ocean life.

Like land plants, phytoplankton need nutrients like nitrates, phosphates and iron to grow.

But they can have too much of a good thing:The runoff of nitrogen-rich fertilisers is blamed for creating harmful algae blooms, like the glutinous "sea snot" off Turkey's coast this year.

These can poison marine life or choke oxygen out of the water and may be exacerbated by warming, warns the IPCC.

Meanwhile, research published in Nature last month found that iron carried in smoke from huge 2019 and 2020 wildfires in Australia sparked a giant swell of phytoplankton thousands of miles away, which could have sucked up substantial amounts of C02.

Blooms can be seeded by nutrients from sand storms or volcanic eruptions and it is these "natural processes" that have inspired David King, founder of the Centre for Climate Repair at Cambridge.

King supports a hotly-debated idea to "fertilise" plankton blooms by sprinkling iron on the surface.

The theory is that this would not only help suck up more C02, but lead to a surge of ocean life, including eventually helping to increase whale populations that have been devastated by hunting.

More whales equals more whale poo, which is full of the nutrients plankton need to bloom, and King hopes could restore a "wonderful circular economy" in the seas.

A pilot project will try the technique in an area of the Arabian Sea carefully sealed off in a "vast plastic bag", but King acknowledges that the idea raises fears of unintended consequences:"We certainly don't want to de-oxygenate the oceans and I'm pretty confident we won't."

Sea mysteries

Ocean organisms have been photosynthesising for billions of years—long before land plants. But we still have much to learn about them.

It was only in the 1980s that scientists named the planktonic bacteria prochlorococcus, now thought to be the most abundant photosynthesiser on the planet.

Some "drifters" it turns out can swim, while others are masters of communal living.

Take the partnership between corals and plankton—it is so important that when it breaks due to warming the corals bleach.

Or Acantharea, a single cell shaped like a snowflake that can gather photosynthesising algae and manipulate them into an energy-generating "battery pack", says Johan Decelle, of the French research institute CNRS and the University of Grenoble Alpes.

They have been "overlooked" because they dissolve in the chemicals used by scientists to preserve samples.

To study plankton under a high-resolution electron microscope, Decelle used to collect samples at the French coast and drive for hours back to Grenoble with them in a special cool box.

But this year he worked with the European Molecular Biology Laboratory on a pioneering project bringing high-tech freezing virtually onto the beach.

This enables the study of these delicate organisms as close as possible to their natural environment.

By contrast, Continuous Plankton Recorders end up mashing their samples into "roadkill", says Ostle.

But the value of the survey, which began in 1931 to understand how plankton affected herring stocks, comes from decades of data.

Scientists have used it to look back to track climate changes and it played an important role in the recognition of microplastics.

Ostle used CPR ships' logs to show that "macroplastics" like shopping bags were already in the seas in the 1960s.

By the time it was awarded a Guinness World Record last year for the greatest distance sampled by a marine survey, it had studied the equivalent of 326 circumnavigations of the planet.

From the boat in Plymouth, the water appears calm as sunlight slides across its surface. But every drop is teeming with life.

"There's just a whole galaxy of things going on under there," Ostle says.