Mikroalge u sedimentima signaliziraju šta se dogodilo u životnoj sredini pre hiljadama godina, osvetljavajući opseg budućih uticaja klimatskih promena.
U ledenim arktičkim vodama zaliva Melvil na Grenlandu, paleoklimatolog Sara Harardotir i njene kolege suočile su se sa trenutkom neizvesnosti na svom brodu.
Naučnici su primenili gravitaciono jezgro za teške uslove rada — uređaj dizajniran da „hvata“ sedimente sa morskog dna. Nakon što su jezgro spustili 1000 metara ispod površine, iznenada su ugledali veliki ledeni breg kako pluta prema žici koja povezuje uređaj sa plovilom.
Nekoliko minuta je izgledalo kao da će tim stručnjaka morati da preseče žicu i žrtvuje svoj ključni istraživački alat. Ali ledeni breg je na kraju plutao bez incidenata.
„Rad na Arktiku je uvek izazov — udaljen je, vreme je nepredvidivo i brodovi moraju biti posebno opremljeni za ledene vode“, rekao je Harardotir, Islanđanin koji koordinira projekat ICEPRINT koji finansira EU.
U okviru 40-mesečne inicijative, koja bi trebalo da se završi sledeće nedelje, ona i njen tim su uzorkovali morske sedimente u nadi da će izolovati tragove DNK iz mikroalgi, sićušnih organizama koji će pomoći da se slika šta se dešava sa arktičkim morskim ledom hiljadama od pre godine.
Rekonstrukcija klimatskih uslova iz davne prošlosti – cilj oblasti poznatog kao paleoklimatologija – pomaže naučnicima da shvate kako će globalno zagrevanje uticati na Zemlju.
To je zato što poznavanje prošlosti varijabilnosti nudi uvid u opseg budućih uticaja klimatskih promena, baš kao što bolje razumevanje prošlosti u bezbrojnim oblastima u rasponu od geologije do diplomatije pomaže u informisanju sadašnjosti i predviđanju razvoja u tim oblastima stručnosti.
Mnogi trenutni klimatski modeli dizajnirani da predvide šta će se desiti u okruženju zasnovani su samo na zapisima od satelitske ere.
„Uključujući paleorekorde u simulacije modela, možemo bolje tumačiti trenutne trendove u kontekstu vekova ili čak milenijuma klimatske varijabilnosti“, rekao je Harardotir. „Današnja klima je rezultat reakcije atmosfere, okeana i leda na promenljivo sunčevo zračenje i viši nivo ugljen-dioksida tokom stotina i hiljada godina.“
Jedini način da se rekonstruiše drevna klima je potraga za dokazima sačuvanim u okruženju. Među ovim prirodnim vremenskim kapsulama su fosili mikroalgi, koje naseljavaju mora, reke i jezera.
Nevidljive ljudskom oku, stotine hiljada vrsta mikroalgi neraskidivo su povezane sa životom na Zemlji. Osim što proizvode polovinu globalnog snabdevanja kiseonikom, oni su obećavajući izvor hrane i biogoriva.
Harardotir i njene kolege iz Geološkog zavoda Danske i Grenlanda i Univerziteta Laval u Kanadi došli su do ključnog otkrića: uspostavili su vezu između tragova DNK mikroalgi u sedimentima i broja dana u kojima je morski led bio prisutan u toj oblasti.
Tačnije, tim je potvrdio da je ciljanje DNK iz vrste mikroalgi grupe zvane dinoflagelati bio način da se izmeri obim morskog leda pre hiljadama godina – jedne od najvećih žrtava klimatskih promena danas.
Do sredine veka, Arktik bi mogao da izgubi sav svoj morski led tokom najtoplijih meseci, prema Međuvladinom panelu Ujedinjenih nacija za klimatske promene. Poznavanje koliko su dugo trajale sezone morskog leda kroz različite periode u Zemljinoj geološkoj prošlosti može baciti svetlo na sadašnje i buduće promene.
ICEPRINT tim je sakupio uzorke sedimenta sa morskog leda, ledene površinske vode i morskog dna duž obale severnog Grenlanda i u moreuzu Nares i Bafinovom zalivu, delovima mora koji povezuju Grenland i kanadsku teritoriju.
Pošto je starost sedimenta mogla da se utvrdi, istraživanje je pokazalo da ovaj DNK „trag“ može pokazati koliko su dugo trajale ledene sezone čak oko 12 000 godina.
„Mikroalge morskog leda ostavljaju tragove DNK na morskom dnu okeana i mogu nam pružiti direktne dokaze o varijabilnosti morskog leda u prošlosti“, rekao je Harardotir. ‘Ovo je odličan alat.’
Nekoliko hiljada kilometara južno od Arktika, u okruženju sličnom osetljivom na globalno zagrevanje, druga vrsta mikroalgi pomaže naučnicima da rekonstruišu drevne klimatske uslove.
Kroz projekat Hidro-ALPS koji finansira EU i koji traje 24 meseca do juna 2024. godine, tim iz francuskog Nacionalnog centra za naučna istraživanja, ili CNRS, koristi ostatke dijatomeja da otkrije prošle hidrološke promene u alpskim jezerima.
Dijatomeje su mikroskopski organizmi koji naseljavaju skoro svaku vodenu sredinu na Zemlji.
Alpi, planinski lanac koji obuhvata sedam evropskih zemalja, važan su izvor vode za reke kao što su Dunav, Rajna, Po i Rona. Ali nejasno je kakva budućnost nosi ove „vodone tornjeve Evrope“ pošto su sve više pogođeni sušama, poplavama i klizištima.
Predvođen dijatomistom i geohemičarkom Rosine Cartier, tim Hidro-ALPS-a izvlači sedimente iz dva jezera u masivu Merkantur u francuskim Alpima kako bi pronašao mikro tragove dijatomeja koji su se nakupili od povlačenja glečera.
Noseći dragocene informacije iz prošlosti, dijatomeje mogu pomoći u poboljšanju znanja o budućnosti lokalnih vodnih resursa.
„Mnoge studije su pokazale da temperature vazduha rastu brže od globalnog proseka u Alpima u mediteranskom regionu“, rekao je Kartije. „Očekujemo da će ovo okruženje biti sklono zaista brzim promenama, zbog čega se fokusiramo na ova jezera.“
Cilj je da se poboljša razumevanje kako je ovo uzvišeno okruženje evoluiralo kroz vreme.
Tu bi mogle biti korisne dijatomeje sačuvane u sedimentima.
Ovi jednoćelijski organizmi grade ćelijski zid od silicijum dioksida koristeći kiseonik i silicijum iz vode. Naučnici su mogli da koriste ove ljuske dijatomeja od silicijum-dioksida kao neku vrstu arhive u kojoj se tokom vremena beleže promene u hemiji vode.
„Na ovaj način možemo dobiti ideju o promenama koje se dešavaju u ravnoteži vode i temperaturi“, rekao je Cartier.
Radiokarbonsko datiranje sedimenata može pratiti ove promene unazad 12 000 ili 13 000 godina.
Oba jezera se nalaze na 2200 metara nadmorske visine, što otežava pripreme za naučni terenski rad. U jednom trenutku, istraživači su koristili magarce da pomognu u prenošenju materijala do lokacija.
Ljudi su koristili ove posebne planinske oblasti tokom mnogo vekova za različite aktivnosti, uključujući vađenje minerala, stočarstvo i krčenje šuma, pa se naučnici nadaju da bi dijatomeje jezera takođe mogle da otkriju kako su ljudi uticali na kvalitet vode i eroziju zemljišta.
„Naši rezultati ne samo da bi mogli pomoći u poboljšanju klimatskih projekcija na lokalnom nivou i na različitim nadmorskim visinama, već bi mogli pomoći i zainteresovanim stranama da prilagode strategije vodnih resursa za budućnost“, rekao je Cartier.
