Novo istraživanje pod vodstvom Stanforda otkriva skriveni faktor koji bi mogao promijeniti naše razumijevanje o tome kako okeani ublažavaju klimatske promjene. Studija, objavljena 11. oktobra u časopisu Nauka, otkriva nikada ranije viđene „padobrane“ sluzi koje proizvode mikroskopski morski organizmi koji značajno usporavaju njihovo potonuće, ometajući proces koji je ključan za uklanjanje ugljen-dioksida iz atmosfere.
Iznenađujuće otkriće implicira da su prethodne procene potencijala sekvestracije ugljenika u okeanu možda bile precenjene, ali i utire put ka poboljšanju klimatskih modela i informisanju kreatora politike u njihovim naporima da uspore klimatske promene.
„Nismo tražili pravi put“, rekao je viši autor studije Manu Prakaš, vanredni profesor bioinženjeringa i okeana na Stenfordskoj školi inženjerstva i Stenford Doer školi za održivost.
„Ono što smo otkrili naglašava važnost fundamentalnog naučnog posmatranja i potrebu da se proučavaju prirodni procesi u njihovom pravom okruženju. To je od ključnog značaja za našu sposobnost da ublažimo klimatske promene.“
Morski sneg — mešavina mrtvog fitoplanktona, bakterija, fekalnih peleta i drugih organskih čestica — apsorbuje oko trećine ugljen-dioksida koji je napravio čovek iz atmosfere i spušta ga na dno okeana gde je zaključan milenijumima.
Naučnici su već neko vreme znali za ovaj fenomen – poznat kao biološka pumpa. Međutim, tačan način na koji ove delikatne čestice padaju (prosečna dubina okeana je 4 kilometra ili 2,5 milje) do sada je ostao misterija.
Istraživači su otkrili misteriju koristeći neobičan pronalazak – rotirajući mikroskop razvijen u Prakašovoj laboratoriji koji problem preokreće na drugu stranu. Uređaj se kreće kako se organizmi kreću unutar njega, simulirajući vertikalno putovanje na beskonačne udaljenosti i prilagođavajući aspekte kao što su temperatura, svetlost i pritisak kako bi emulirali specifične uslove okeana.
Tokom proteklih pet godina, Prakaš i članovi njegove laboratorije doneli su svoje mikroskope napravljene po meri na istraživačkim brodovima u sve glavne svetske okeane — od Arktika do Antarktika.
Na nedavnoj ekspediciji u zaliv Mejna, sakupljali su morski sneg tako što su kačili zamke u vodu, a zatim su brzo analizirali proces potonuća čestica u svom rotirajućem mikroskopu.
Pošto je morski sneg živi ekosistem, važno je izvršiti ova merenja na moru. Rotirajući mikroskop je omogućio timu da prvi put posmatra morski sneg u njegovom prirodnom okruženju sa izuzetnim detaljima – umesto u udaljenoj laboratoriji.
Rezultati su zapanjili istraživače. Otkrili su da morski sneg ponekad stvara strukture sluzi nalik padobranima koje efektivno udvostručuju vreme zadržavanja organizama u gornjih 100 metara okeana.
Ova produžena suspenzija povećava verovatnoću da drugi mikrobi razbiju organski ugljenik u česticama morskog snega i ponovo ga pretvore u lako dostupan organski ugljenik za drugi plankton – usporavajući apsorpciju ugljen-dioksida iz atmosfere.
Istraživači ističu svoj rad kao primer istraživanja zasnovanog na posmatranju, suštinskog za razumevanje kako čak i najmanji biološki i fizički procesi funkcionišu u prirodnim sistemima.
„Teorija vam govori kako izgleda tok oko male čestice, ali ono što smo videli na brodu je dramatično drugačije“, rekao je glavni autor studije Rahul Čajva, postdoktorski naučnik u laboratoriji Prakaš. „Mi smo na početku razumevanja ove složene dinamike.
Ovaj rad izlaže važnu činjenicu. Poslednjih 200 godina, naučnici su proučavali život, uključujući plankton, u dvodimenzionalnoj ravni, zarobljeni u malim pokrivnim listovima pod mikroskopom.
S druge strane, mikroskopija u visokoj rezoluciji je veoma teška na otvorenom moru. Čajva i Prakaš naglašavaju važnost napuštanja laboratorije i sprovođenja naučnih merenja što bliže okruženju u kojem se dešavaju.
Podrška istraživanju koje daje prioritet posmatranju u prirodnom okruženju trebalo bi da bude prioritet za javne i privatne organizacije koje finansiraju nauku, tvrde istraživači.
„Ne možemo čak ni da postavimo fundamentalno pitanje šta život radi bez oponašanja okoline sa kojom je evoluirao“, rekao je Prakaš. „U biologiji, uklanjanjem iz okoline oduzeli smo svaku našu sposobnost da postavljamo prava pitanja.
Pored svog značaja u direktnom merenju sekvestracije ugljenika u moru, studija takođe otkriva lepotu svakodnevnih pojava. Slično kao što se šećer rastvara u kafi, spuštanje morskog snega u dubinu okeana je složen proces na koji utiču faktori koje ne vidimo uvek ili ne cenimo.
„Mi uzimamo zdravo za gotovo određene fenomene, ali najjednostavniji skup ideja može imati duboke efekte“, rekao je Prakaš. „Posmatranje ovih detalja — poput sluznih repova morskog snega — otvara nova vrata razumevanju osnovnih principa našeg sveta.
Istraživači rade na usavršavanju svojih modela, integraciji skupova podataka u modele na Zemlji i izdavanju otvorenog skupa podataka iz šest globalnih ekspedicija koje su do sada sproveli. Ovo će biti najveći svetski skup podataka direktnih merenja sedimentacije snega u moru. Oni takođe imaju za cilj da istraže faktore koji utiču na proizvodnju sluzi, kao što su stresori iz okoline ili prisustvo određenih vrsta bakterija.
Iako je otkriće istraživača značajan potres za to kako su naučnici razmišljali o prekretnicama u sekvestraciji zasnovanoj na okeanu, Prakaš i njegove kolege ostaju nade. Na nedavnoj ekspediciji na obali severne Kalifornije, otkrili su procese koji potencijalno mogu ubrzati sekvestraciju ugljenika.
„Svaki put kada posmatram svet planktona preko naših alata, naučim nešto novo“, rekao je Prakaš.
