Oceany zmieniają kolor. To nie jest dobra wiadomość

Zespół naukowców z Uniwersytetu Amsterdamskiego, wspierany przez badaczy z Danii i Holandii, przeanalizował, w jaki sposób zmiany struktury lodu polarnego wpływają na widmo światła przenikającego do oceanu. W badaniach prowadzonych m.in. w rejonie Morza McMurdo w Antarktyce wykazano, że gruby, zamarznięty lód działa jak specyficzny filtr – choć przepuszcza zaledwie ułamek światła słonecznego, to zatrzymuje niewiele z jego widzialnych długości fal. Pod nim światło jest rozproszone, ale bogate w kolory – od czerwieni po fiolety.

Czytaj też: Prądy oceaniczne to niedocenione źródło energii. Nowe badanie ujawnia ich imponującą skalę

Gdy lód topnieje, jego miejsce zajmuje otwarta woda morska, a ta selektywnie pochłania światło – głównie w zakresie czerwonym i zielonym. Pozostaje jedynie światło niebieskie, które przenika głębiej. To z tego powodu morze jawi się nam jako błękitne. Ale dla organizmów morskich – zwłaszcza tych żyjących dotąd pod lodem – to dramatyczna zmiana w warunkach życia.

Topniejący lód zmienia kolor oceanu

Z pozoru subtelna różnica w barwie światła pod wodą niesie głębokie konsekwencje ekologiczne. Mikroorganizmy fotosyntetyzujące – takie jak fitoplankton czy glony lodowe – od milionów lat przystosowały się do unikalnych warunków świetlnych pod zlodowaciałą pokrywą. Ich pigmenty – precyzyjnie dostrojone do całego spektrum światła – pozwalały im wykorzystywać niemal każdą dostępną fotonową energię.

Czytaj też: Więcej wiemy o Marsie niż o własnym oceanie. Te liczby rzucają na kolana

Gdy jednak lód znika, a światło niebieskie dominuje w wodzie, organizmy te trafiają w środowisko, do którego nie są przystosowane. Jak tłumaczy główna autorka badania, dr Monika Soja-Woźniak, pigmenty alg lodowych nie radzą sobie w wąskim zakresie długości fal dominującym w otwartej wodzie. Dochodzi do spadku ich efektywności fotosyntezy, a tym samym do osłabienia całych populacji. W ich miejsce zaczynają dominować gatunki preferujące błękitne światło – i tak rozpoczyna się biologiczna transformacja.

To, co na pierwszy rzut oka wydaje się zmianą optyczną, w rzeczywistości dotyczy samego serca oceanicznej biosfery. W poprzednich badaniach, prowadzonych przez prof. Jefa Huismana i dr Maayke Stomp, wykazano, że zróżnicowane “spektralne nisze” światła kształtują globalne rozmieszczenie fitoplanktonu i sinic. Organizmy te ewoluowały w kierunku precyzyjnego wykorzystania dostępnych długości fal – na różnych głębokościach, w różnych rejonach geograficznych.

Pomiary pod lodem morskim wykonane przez jednego z duńskich badaczy na Grenlandii /Fot. Universiteit van Amsterdam

Lód morski, pozbawiony wibracji molekularnych charakterystycznych dla ciekłej wody, nie pochłania światła w tych samych zakresach co ocean. Dzięki temu pod lodem istniała rozproszona, ale pełna gama kolorów. Kiedy ten system znika, zanika także różnorodność spektralna – co może prowadzić do lokalnego wymierania, reorganizacji całych wspólnot planktonowych i zaburzeń w przepływie energii w oceanicznym ekosystemie.

Zmiany zachodzące na poziomie mikroskopijnym mogą mieć daleko idące skutki dla całej Arktyki i Antarktydy. Fitoplankton stanowi fundament morskiego łańcucha pokarmowego. Jego produktywność i skład gatunkowy wpływają bezpośrednio na populacje ryb, ptaków morskich i ssaków – od dorszy po foki i niedźwiedzie polarne. Gdy zmienia się dostępność pokarmu i rytmy sezonowe jego występowania, zagrożone stają się całe populacje zwierząt zależnych od tej produkcji pierwotnej.

Co więcej, fotosyntetyzujące mikroorganizmy odgrywają kluczową rolę w pochłanianiu dwutlenku węgla z atmosfery. Jeśli ich aktywność zostanie osłabiona, ocean może stracić część zdolności do naturalnej sekwestracji CO₂ – co jeszcze bardziej napędzi zmiany klimatyczne.

Autorzy badania opublikowanego w Nature Communications apelują, by modele klimatyczne i prognozy oceaniczne w większym stopniu uwzględniały zmiany spektralne światła w oceanach polarnych. Dziś większość modeli uwzględnia jedynie bilans energetyczny, pomijając fakt, że jakość światła – jego długość fal, głębokość penetracji, czas trwania – jest równie istotna, co jego ilość.