Znajdź zawartość

Profesor Sonia Kreidenweis i jej grupa badawcza z Colorado State University znalazła region o najczystszym powietrzu na Ziemi. Uczeni zidentyfikowali dziewiczy region, który nie został zmieniony działalnością człowieka. Choć trudno to sobie wyobrazić, uczeni stwierdzili, że graniczna warstwa powietrza nad Oceanem Południowym jest wolna od aerozoli emitowanych przez człowieka. Naukowcy, którzy postanowili poszukać jak najbardziej czystego powietrza na Ziemi, podejrzewali, że powietrze znajdujące się w odległych regionach Oceanu Południowego może być najmniej narażone na wpływ czynników antropogenicznych. Wykorzystaliśmy bakterie znajdujące się w powietrzu nad Oceanem Południowym w formie narzędzia diagnostycznego dzięki któremu zbadaliśmy kluczowe właściwości dolnych warstw atmosfery. Okazało się, na przykład, że aerozole kontrolujące właściwości chmur nad Oceanem Południowym są silnie powiązane z procesami biologicznymi w oceanie, a Antarktyka wydaje się izolowana od rozprzestrzeniających się na południe mikroorganizmów i składników odżywczych pochodzących z kontynentów. To wskazuje, że Ocean Południowy jest jednym z nielicznych regionów, które tylko w minimalnym stopniu zostały dotknięte działalnością człowieka, mówi współautor badań, Thomas Hill. W ramach badań naukowcy pobrali próbki powietrza z warstwy granicznej, która ma  bezpośredni kontakt z oceanem. Próbki pobierano podczas podróży statkiem badawczym RV Investigator, który płynął z Tasmanii do granicy antarktycznych lodów. Jun Uetake, główny autor badań, dokonywał analizy genetycznej mikroorganizmów znalezionych w powietrzu. Atmosfera pełna jest takich mikroorganizmów, które wiatr przenosi na setki i tysiące kilometrów. Sekwencjonowanie DNA, badania trajektorii wiatru i śledzenie źródła wykazały, że mikroorganizmy pochodzą z oceanu. Naukowiec zauważył też znaczne różnice w składzie bakteryjnym pomiędzy różnymi szerokościami geograficznymi, co wskazywało, że aerozole z dużych mas lądowych, tam, gdzie ma miejsce ludzka aktywność, nie docierają do Antarktyki. Wyniki tych badań stoją w wyraźnej sprzeczności z tym, co zauważyli inni naukowcy badający powietrze nad oceanami na Półkuli Północnej i w regionach subtropikalnych. Tam zawsze stwierdzano, że większość mikroorganizmów pochodzi z lądów. Powietrze nad Oceanem Południowym było tak czyste, że Uetake miał niewiele materiału DNA do badań. « powrót do artykułu

Badanie Oceanu Południowego nigdy nie było łatwe. To nieprzyjazne, niebezpieczne i odległe wody, do których docierali najbardziej uparci podróżnicy. Jednak okolice te sprawiają problemy nie tylko tym, którzy chcą prowadzić badania na miejscu. Nawet dla modeli klimatycznych Ocean Południowy jest wyzwaniem. Nie zachowuje się bowiem tak, jak modele przewidują. Jest zimniejszy i mniej słony niż wynika z modeli, mówi Craid Rye z Wydziału Ziemi, Atmosfery i Nauk Planetarnych MIT. W ciągu ostatnich dekad, wraz z postępującym globalnym ociepleniem, wody Oceanu Południowego stawały się coraz chłodniejsze, dzięki czemu każdej zimy zwiększa się zasięg lodu morskiego. Postępują więc procesy, które są przeciwieństwem tego, co przewidują modele. Rye jest głównym autorem artykułu zaakceptowanego właśnie do publikacji w Geophysical Research Letters, w którym uczeni próbują wyjaśnić rozbieżność między rzeczywistością a modeli. To wielka zagadka klimatologii, mówi profesor John Marshall, pod opiekun naukowy Rye. Jak zauważa uczony, obecnie wykorzystuje się około 30 modeli klimatycznych, a ich przewidywania nie zgadzają się z obserwacjami tego, co dzieje się na Oceanie Południowym. Marshall, Rey i pozostali autorzy – naukowcy z NASA, Columbia University i University of Exeter – próbują odpowiedzieć na pytanie, jak to możliwe, że Ocean Południowy ochładza się w ocieplającym się świecie. Już w 2016 roku Marshall badał tę kwestię i opublikował w Climate Dynamics artykuł, w którym stwierdzał, że zachodnie wiatry, wiejące od strony Antarktydy, a dodatkowo wzmacniane przez dziurę ozonową, mogą odpowiadać za część ochłodzenia wód oceanu. W konkluzji artykułu pisał wówczas, że musi istnieć jeszcze jakiś dodatkowy mechanizm. Teraz dowiadujemy się, że tym czymś może być woda z topniejących lodowców. Naukowcy wykorzystali metodę używaną do testowania modeli matematycznych, gdy do modelu wprowadza się znane dane z przeszłości i sprawdza, czy uzyskane wyniki pokrywały się z rzeczywistością. Tego typu eksperymenty mogą np. służyć sprawdzeniu, czy w modelu klimatycznym nie brakuje jakiegoś czynnika. Do modelu dodaj się np. znane informacje o opadach, temperaturach czy wiatrach z danego okresu i sprawdza, czy dobrze obliczył on to, co nastąpiło w rzeczywistości. W tym przypadku naukowcy postanowili do modelu GISS dodać słodką wodę z topniejących lodowców Antarktydy. Na podstawie obserwacji lodu szelfowego oraz lodu znajdującego się na lądzie, oszacowali, że w epoce przedprzemysłowej każdego roku do Oceanu Południowego trafiało 750 gigaton wody z topniejącego lodu. Gdy dodali do modelu taką ilość, okazało się, że dochodzi do ochłodzenia powierzchni oceanu, zmniejszenia jego zasolenia i zwiększenia zasięgu lodu pływającego. Model uwzględniający wodę z topniejącej Arktyki wykazał, że – wbrew intuicji – globalne ocieplenie może prowadzić do zwiększania się zasięgu lodu pływającego. Im więcej lodu z Antarktydy topnieje, tym chłodniejsza i mniej zasolona jest powierzchnia oceanu, co w zimie skutkuje zwiększeniem zasięgu lodu. Tak skorygowany model zdał egzamin porównawczy z danymi historycznymi. Teraz naukowcy spróbują wykorzystać go do zbadania trendów w przyszłości. « powrót do artykułu

Widłonogi z Oceanu Południowego wykorzystują taki sam mechanizm kontroli pływalności co walenie. Naukowcy z British Antarctic Survey opisali na łamach pisma Limnology and Oceanography, jak skorupiaki bogate w kwasy tłuszczowe omega-przeczekują na większych głębokościach niesprzyjający zimowy okres, kiedy wody są niespokojne i brakuje pożywienia. Aby 3-mm zwierzęta mogły się zanurzyć, ich tłuste płyny ustrojowe przechodzą ciekawą przemianę. W miarę zwiększania się głębokości tłuszcze stają się gęstsze i pod względem konsystencji zaczynają przypominać masło. Zmiana gęstości działa jak pas balastowy, pozwalając widłonogom unosić się w wodzie, bez konieczności marnowania energii na ciągłe pływanie. Omawiane studium jest szczególnie ważne z kilku powodów. Widłonogi mogą być wyjątkowo małe, ale stanowią ogromy rezerwuar oceanicznej biomasy, który stanowi ważny składnik łańcucha pokarmowego [widłonogami żywią się np. śledzie, dorsze i makrele]. Wiedzieliśmy od jakiegoś czasu, że istnieje związek między dużymi zapasami wysokoenergetycznego tłuszczu a zachowaniem hibernacyjnym, jednak dopiero teraz byliśmy w stanie zrozumieć szczegóły relacji między tymi dwoma elementami [...]. To fascynujące, że największe i najmniejsze zwierzęta morskie dzielą niesamowitą zdolność przemieniania tłuszczów, by dostosować swoją pływalność - podkreśla dr David Pond. Badane widłonogi należą do rzędu Calanoida. Zimę spędzają w diapauzie, stanie przypominającym hibernację. Podczas gdy w wodach powierzchniowych panują niesprzyjające warunki, schodząc głębiej, one unikają stania się czyjąś ofiarą i niedożywienia. W ramach badań specjaliści z British Antarctic Survey pobierali próbki widłonogów z mórz szelfowych i z otwartego oceanu. Robili to w różnych momentach cyklu życiowego, a następnie analizowali w laboratorium fizyczne właściwości ich tłuszczów przy poszczególnych wartościach ciśnienia.

Porównanie mszywiołów (Bryozoa), które trafiły do próbek pobranych 100 lat temu podczas wyprawy antarktycznej Roberta Scotta, ze współczesnymi okazami wykazało, że rzeczywiście z biegiem czasu wzrastały pobór i akumulacja dwutlenku węgla w Oceanie Południowym. Międzynarodowy zespół naukowców badał warstwy przyrostu rocznego w szkielecie mszywiołów z gatunku Cellarinella nutti. Zebrano je w Morzu Rossa, części Oceanu Południowego u wybrzeży Antarktydy Zachodniej, w ramach Spisu Antarktycznego Życia Morskiego. Porównanie z kolekcjami muzealnymi z Wielkiej Brytanii, USA i Nowej Zelandii, w tym okazów pochodzących z wyprawy Scotta, unaoczniło, że od lat 90. mszywioły rosną szybciej niż kiedykolwiek wcześniej. Wydaje się, że powodem jest większa dostępność pożywienia w postaci fitoplanktonu. Zaobserwowane przyspieszenie wzrostu stanowi ważny mechanizm transferu węgla w okolice dna morza. Po zebraniu wszystkich danych naukowcy zauważyli, że od 1890 do 1970 r. mszywioły, bezkręgowce przypominające zewnętrznie polipy stułbiopławów, rosły w przybliżeniu w tym samym tempie. Potem od lat 90. zaczęły się powiększać coraz szybciej, a obecnie wskaźnik wzrostu jest ponad 2-krotnie większy od średniej odnotowanej w XX wieku. Specjaliści z British Antarctic Survey (BAS) uważają, że dzieje się tak, ponieważ Bryozoa odżywiają się dłużej, pochłaniając więcej fitoplanktonu wykorzystującego rozpuszczony w wodzie CO2. To ważne, ponieważ prowadzi do uwolnienia węgla – tłumaczy dr David Barnes, główny autor opracowania, które ukazało się w Current Biology. Szybszy wzrost oznacza, że mszywioły prędzej osiągają rozmiary, przy których zostają oderwane przez prądy oceaniczne. Pseudoramiona łatwo ulegają przysypaniu osadami i obieg węgla zostaje zahamowany. Naukowcy uważają, że w ten sposób powiększa się magazyn węgla (ang. carbon sink) w Oceanie Południowym. Po raz pierwszy byliśmy w stanie wykorzystać tak długi zapis wzrostu zwierząt jako dowód na zachodzące ostatnio szybkie zmiany w obrębie życia na dnie morskim. Biologiczne kolekcje Scotta są cenne pod względem jakościowym i ilościowym, a będą może jeszcze cenniejsze przez wzgląd na pomoc w ustaleniu, jak bentos reaguje na zmiany zachodzące w otoczeniu. Zaledwie kilka badań Antarktydy dotyczy okresu sprzed ponad 30 lat, dlatego te dane są tak wyjątkowe [...] – podkreśla Barnes, dodając, że Scott przestanie dla niego być synonimem niepowodzenia (Amundsen dotarł na biegun południowy przed nim).

Prowadzone przez 200 lat intensywne polowania na walenie i foki z Oceanu Południowego doprowadziły do zmiany diety pingwinów Adeli (Pygoscelis adeliae). Zaczęły się one żywić krylem zamiast rybami, dlatego naukowcy alarmują, że planowane zwiększone odłowy tych żyjątek mogłyby zagrozić sympatycznym nielotom. Stare powiedzenie "jesteś tym, co jesz" jest prawdziwe także w odniesieniu do pingwinów – twierdzi William Patterson z kanadyjskiego University of Saskatchewan. W szczególności odnosi się to skorupek ptasich jaj, ponieważ do ich budowy wykorzystywane są rozłożone wcześniej tłuszcze i węglowodany z pokarmu. Skorupki dobrze się przechowują w chłodnym i suchym klimacie Antarktyki, dlatego Patterson i Steven Emslie, naukowiec z Uniwersytetu Północnej Karoliny, nie mogli narzekać na brak materiału do badań. Znaleźli sporo skamielin skorupek jaj pingwinów Adeli, dzięki temu sprawdzili, czym żywiły się te nieloty w przeszłości. Zebrane przez nich skamieliny miały od 100 do 38 tysięcy lat. Pobrali też próbki z 8 zamieszkałych i 28 porzuconych kolonii współcześnie żyjących ptaków. Naukowcy zwracali szczególną uwagę na izotopy węgla i azotu: węgiel-13 i azot-15. Porównując wskaźniki zawartości tych dwóch izotopów w krylu i rybach jadanych przez pingwiny, mogli wywnioskować, czym ptaki żywiły się na przestrzeni dziejów. Co ważne, w przypadku kryla zawartość obydwu izotopów jest mniejsza niż u ryb. Średnia zawartośćwęgla-13 i azotu-15 w skamielinach skorupek była duża i odpowiednia dla jednego z 3 gatunków ulubionych ryb: skrzydlic, halibutów czy ryb skalnych (Sebastes borealis). Współczesne skorupki cechowała natomiast o wiele niższa zawartość izotopów, charakterystyczna dla małych skorupiaków. Uczeni oceniają, że przetrzebienie przez człowieka populacji zwierząt żywiących się krylem spowodowało, iż w samym Oceanie Południowym żyje obecnie 150 milionów ton kryli. Co prawa nie wiadomo, dlaczego pingwiny zmieniły upodobania smakowe – być może po prostu nie chciało im się polować i wybrały łatwiejszy do schwytania łup – jednak uczeni przestrzegają, że planowane obecnie zwiększenie połowów kryla może zagrozić egzystencji pingwinów. Ptaki mogą nie być w stanie ponownie wyżywić się rybami, gdyż wskutek działalności człowieka liczebność ich populacji bardzo się zmniejszyła.