Elk jaar vindt er op de middelste breedtegraden van de planeet een eigenaardig fenomeen plaats dat bekend staat als de lentebloei van fytoplankton. Vanuit de ruimte zijn spectaculaire grote en kortstondige filamentachtige tinten groen en blauw zichtbaar, gevormd door de oceaanstromingen.

De fytoplanktonbloei bestaat uit een groot aantal microscopisch kleine algencellen die groeien en zich ophopen aan het oceaanoppervlak als gevolg van het begin van langere dagen en minder stormen – vaak geassocieerd met de overgang naar de lente.

Het is echter waarschijnlijk dat de timing van de voorjaarsbloei van fytoplankton zal veranderen als reactie op de klimaatverandering. Veranderingen die van invloed zullen zijn – ten goede of ten kwade – op de vele soorten die ecologisch zijn aangepast om te profiteren van de verbeterde voedingsmogelijkheden die bloemen vertegenwoordigen in cruciale stadia van hun ontwikkeling.

Verfijnde ecologische aanpassing

Fytoplanktonbloei is in sommige opzichten metronoom van de jaarlijkse oceanische cycli waarrond de biologische klok van veel soorten wordt gesynchroniseerd.

Een voorbeeld is het zoöplankton Calanus finmarchicus , een klasse micro-organismen die alleen op en neer door de waterkolom kunnen zwemmen. Calanus finmarchicus brengen de winter meestal door in diapauze – de mariene versie van winterslaap – en overleven op hun opgebouwde energiereserves in de diepe oceaan. Op het moment dat ze dat geschikt achten in de lente, stijgen ze op uit de afgrond om van de bloei te grazen en zich voort te planten.

Ook vissen en schaaldieren zijn aangepast aan deze natuurlijke metronoom.

Bij sommige soorten, zoals garnalen, leggen vrouwtjes hun eieren strategisch in het water vóór deze bloei, zodat hun jongen voldoende voedsel hebben vanaf het moment dat ze uitkomen

Hoe ongelooflijk het ook lijkt, sommige soorten kunnen de incubatietijd van de eieren 'berekenen', zodat de eieren gemiddeld binnen een week na de verwachte voorjaarsbloei uitkomen.

Een kwestie van timing

Dit is helaas het punt waarop de klimaatverandering een rol gaat spelen. Wat in het verleden normaal was, verandert wellicht sneller dan mariene soorten zich kunnen aanpassen.

Zoöplankton en vislarven vormen het grootste deel van wat oceaanwetenschappers secundaire productie noemen. Secundaire productie is een belangrijk trofisch niveau dat de primaire productie (het fytoplankton dat zonlicht gebruikt om biomassa te produceren) en hogere trofische niveaus, zoals vissen en zeezoogdieren, met elkaar verbindt.

Deze grote relatie staat bekend als een trofische cascade, omdat het zoöplankton wordt opgegeten door de kleine vissen en de kleine vissen op hun beurt worden opgegeten door de grotere vissen. Een heel ecosysteem dat op een klok klopt die grotendeels wordt bepaald door de timing van de lentebloei van het fytoplankton, hopelijk synchroon met de biologische klokken van andere soorten.

Elke verandering in de timing van de voorjaarsbloei, bijvoorbeeld als gevolg van klimaatverandering, kan potentieel catastrofale gevolgen hebben voor het voortbestaan ​​van de zoöplanktonpopulaties, naast de vissen en ecosystemen die afhankelijk zijn van dit overvloedige voedsel.

Deze theorie staat bekend als de match/mismatch-hypothese en stelt dat de energievraag van de consument moet "matchen" met de piekbeschikbaarheid van hulpbronnen

Een nieuw begrip

Op het plateau van Newfoundland en Labrador in de noordwestelijke Atlantische Oceaan begint de voorjaarsbloei over het algemeen eerder in het zuiden (half maart op de Grand Banks van Newfoundland) en later in het noorden (eind april op het zuidelijke plateau van Labrador).

Lange tijd werd aangenomen dat de voortgang van de bloei van zuid naar noord verband hield met de jaarlijkse terugtrekking van zee-ijs in de regio. Maar nu de duur en ruimtelijke omvang van het zee-ijsseizoen in Atlantisch Canada de afgelopen jaren dramatisch is afgenomen, is de relatie tussen zee-ijs en de timing van de bloei verzwakt.

Samen met een team onderzoekers uit heel Canada heb ik een nieuwe theorie voorgesteld om het begin van de voorjaarsbloei op het plat van Newfoundland en Labrador te verklaren.

Onze theorie wijst erop dat de overgang van winter naar lente de sleutel is om de bloei op gang te brengen. In de winter zorgen koude en stormachtige omstandigheden ervoor dat de oceaan goed gemengd blijft. De komst van de lente brengt echter kalmere winden en warmere temperaturen met zich mee, in combinatie met toegenomen zoetwaterstromen. Deze omstandigheden zorgen ervoor dat de oceaan zich reorganiseert in lagen met verschillende dichtheid – een fenomeen dat re-stratificatie wordt genoemd.

Herstratificatie voorkomt effectief dat de fytoplanktoncellen van de bovenste lagen gemakkelijk vermengd raken in de maalstroom van oceanische krachten. Hun ophoping aan het oceaanoppervlak zorgt voor de bloei.

Dit nieuwe mechanisme voorspelt met succes de timing van de voorjaarsbloei van fytoplankton gedurende meer dan twintig jaar. Het stelt ons ook in staat de gevolgen van de klimaatverandering voor onze oceanen beter te begrijpen.

Ecologische betekenis

Gelegen aan de samenvloeiing van subarctische en subtropische oceaanstromingen, is het plateau van Newfoundland en Labrador van nature onderhevig aan grote klimaatschommelingen, met gevolgen voor de timing van de bloei.

Onze studie heeft aangetoond dat een warmer klimaat verband houdt met eerdere herstratificatie, eerdere bloei van fytoplankton en een grotere overvloed aan belangrijke zoöplanktonsoorten zoals Calanus finmarchicus in de regio.

Deze ontdekking opent de deur naar een beter begrip van de bloeidynamiek en de oceanische omstandigheden die de gezondheid van het ecosysteem bepalen.

Het goede nieuws voor een koude regio zoals het plat van Newfoundland en Labrador is dat een warmer klimaat met mildere bronnen, zoals die we de afgelopen jaren hebben gezien, zal leiden tot steeds overvloediger niveaus van fytoplankton – met duidelijke voordelen voor de productiviteit van ecosystemen. .

Hoe lang deze veranderingen positief zullen blijven in een veranderend klimaat, kunnen we echter niet zeggen.

Aangeboden door The Conversation

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