Mithilfe eines umlaufenden Satelliten haben Forscher die erste globale Analyse der Gesundheit und Produktivität von Meerespflanzen durchgeführt. Mit dem Imaging Spectroradiometer (MODIS) mit mittlerer Auflösung auf dem NASA-Satelliten Aqua haben Wissenschaftler erstmals die Menge des fluoreszierenden roten Lichts, das vom Phytoplankton des Ozeans emittiert wird, aus der Ferne gemessen und bewertet, wie effizient die mikroskopisch kleinen Pflanzen Sonnenlicht und Nährstoffe durch Photosynthese in Lebensmittel verwandeln. Jetzt, da sie ihre ersten Daten haben, sollte diese Methode es Wissenschaftlern ermöglichen, die Gesundheit unserer Ozeane effektiv im Auge zu behalten. Was haben sie bisher herausgefunden?
In den letzten zwei Jahrzehnten haben Wissenschaftler verschiedene Satellitensensoren eingesetzt, um die Menge und Verteilung des grünen Pigments Chlorophyll zu messen, ein Indikator für die Menge an Pflanzen im Ozean. Mit MODIS wurde jedoch eine „Rotlichtfluoreszenz“ über dem offenen Ozean beobachtet.
"Chlorophyll gibt uns ein Bild davon, wie viel Phytoplankton vorhanden ist", sagte Scott Doney, ein Meereschemiker der Woods Hole Oceanographic Institution und Mitautor des Papiers. "Die Fluoreszenz gibt Aufschluss darüber, wie gut sie im Ökosystem funktionieren."
Die Rotlichtfluoreszenz gibt Aufschluss über die Physiologie von Meerespflanzen und die Effizienz der Photosynthese, da verschiedene Teile der Energieverwertungsmaschinerie der Pflanze basierend auf der verfügbaren Lichtmenge und den verfügbaren Nährstoffen aktiviert werden. Beispielsweise nimmt die Fluoreszenzmenge zu, wenn Phytoplankton durch Eisenmangel, einen kritischen Nährstoff im Meerwasser, unter Stress steht. Wenn das Wasser eisenarm ist, gibt Phytoplankton mehr Sonnenenergie als Fluoreszenz ab als wenn Eisen ausreicht.
Die Fluoreszenzdaten von MODIS bieten Wissenschaftlern ein Werkzeug, mit dem die Forschung aufdecken kann, wo Wasser mit Eisen angereichert oder mit Eisen begrenzt ist, und beobachten kann, wie Änderungen des Eisens das Plankton beeinflussen. Das für das Pflanzenwachstum benötigte Eisen erreicht die Meeresoberfläche bei Wind, der Staub aus Wüsten und anderen trockenen Gebieten sowie von aufsteigenden Strömungen in der Nähe von Flussfahnen und Inseln weht.
Die neue Analyse der MODIS-Daten hat es dem Forscherteam ermöglicht, neue Regionen des Ozeans zu entdecken, die von Eisenablagerung und -abbau betroffen sind. Der Indische Ozean war eine besondere Überraschung, da große Teile des Ozeans saisonal mit Änderungen der Monsunwinde „aufleuchteten“. Im Sommer, Herbst und Winter - insbesondere im Sommer - wecken signifikante Südwestwinde die Meeresströmungen und bringen mehr Nährstoffe aus den Tiefen für das Phytoplankton. Gleichzeitig wird die Menge an eisenreichem Staub, die durch Winde abgegeben wird, reduziert.
"Auf Zeitskalen von Wochen bis Monaten können wir diese Daten verwenden, um Planktonreaktionen auf Eiseneinträge von Staubstürmen und den Transport von eisenreichem Wasser von Inseln und Kontinenten zu verfolgen", sagte Doney. "Über Jahre bis Jahrzehnte können wir auch langfristige Trends im Klimawandel und andere menschliche Störungen des Ozeans erkennen."
Der Klimawandel könnte bedeuten, dass stärkere Winde mehr Staub aufnehmen und ins Meer blasen, oder weniger intensive Winde, die das Wasser staubfrei machen. Einige Regionen werden trockener und andere feuchter und verändern die Regionen, in denen sich staubige Böden ansammeln und in die Luft geschleudert werden. Phytoplankton wird diese globalen Veränderungen reflektieren und darauf reagieren.
Einzelliges Phytoplankton befeuert fast alle Ökosysteme der Ozeane und dient als grundlegendste Nahrungsquelle für Meerestiere, vom Zooplankton über Fische bis hin zu Schalentieren. Tatsächlich macht Phytoplankton die Hälfte aller photosynthetischen Aktivitäten auf der Erde aus. Die Gesundheit dieser Meerespflanzen beeinflusst die kommerzielle Fischerei, die Menge an Kohlendioxid, die der Ozean aufnehmen kann, und wie der Ozean auf den Klimawandel reagiert.
"Dies ist die erste direkte Messung der Gesundheit des Phytoplanktons im Ozean", sagte Michael Behrenfeld, ein Biologe, der sich auf Meerespflanzen an der Oregon State University in Corvallis, Ore, spezialisiert hat. "Wir haben ein wichtiges neues Instrument zur Beobachtung von Veränderungen in Phytoplankton jede Woche auf der ganzen Welt. “
Quelle: NASA
