Oni su mali, ali su moćni. Od proizvodnje kiseonika koji udišemo do upijanja ugljenika koji emitujemo do hranjenja riba koje jedemo, sićušni fitoplankton je ključni deo okeanskih ekosistema i neophodan za život kakav poznajemo na Zemlji. Da bi nam pružila novi pogled na ove izvanredne vodene organizme, NASA lansira satelit početkom 2024.
Instrumenti na satelitu PACE (skraćeno od Plankton, Aerosol, Cloud i ocean Ecosistem) će zaviriti u okean i prikupiti podatke o bojama svetlosti koja se reflektuje od njega, govoreći nam gde različite vrste fitoplanktona napreduju.
Instrument za boje okeana na PACE-u će moći da posmatra više od 100 različitih talasnih dužina i prvi je naučni satelit koji to čini svakodnevno na globalnom nivou. Ovaj „hiperspektralni“ instrument će omogućiti da se po prvi put iz svemira identifikuje fitoplankton po vrstama.
Fitoplankton su sićušni organizmi koji plutaju na površini okeana i drugih vodenih tijela. Kao i kopnene biljke, fitoplankton koristi fotosintezu da apsorbuje sunčevu svetlost i ugljen-dioksid i generiše kiseonik i ugljene hidrate, koji su šećeri ispunjeni ugljenikom. Ovi šećeri čine fitoplankton centrom okeanske ishrane: oni hrane veće životinje — od zooplanktona preko školjki do peraja — koje onda jedu još veće ribe i morski sisari. Stvaranje tih šećera od sunčeve svetlosti naziva se primarna proizvodnja.
Iako fitoplankton čini manje od 1% ukupne biomase na Zemlji koja može da fotosintetiše, oni isporučuju oko 45% globalne primarne proizvodnje. Bez fitoplanktona, većina okeanskih mreža hrane bi se urušila, što bi bilo razorno i za morski život i za ljude koji se oslanjaju na ribu za hranu.
Sićušni organizmi pružaju više od samo hranljivih materija. Kroz fotosintezu, fitoplankton stvara kiseonik koji se oslobađa u okean i atmosferu. U stvari, otkako su počeli da fotosintezuju pre više od 3 milijarde godina – više od dve milijarde godina pre kopnenih biljaka i drveća – fitoplankton je napravio oko 50% celokupnog kiseonika koji je proizveden na Zemlji.
Fotosinteza im daje ključnu ulogu i u globalnom ciklusu ugljenika, jer upijaju ugljen-dioksid iz atmosfere. Šta fitoplankton radi sa tim ugljenikom zavisi od vrste.
„Kao i biljke na kopnu, fitoplankton je veoma raznolik“, rekla je Ivona Cetinić, biološki okeanograf u Laboratoriji za ekologiju okeana u NASA-inom centru za svemirske letove Godard u Grinbeltu, Merilend. Svaka od ovih različitih vrsta ima različite karakteristike koje im omogućavaju da preuzmu različite poslove u Zemljinim sistemima ugljenika, rekla je ona.
Fitoplankton poput Emiliane Hukleii uključuje ugljenik u svoju spoljašnju prevlaku nalik školjki. Kada umru, školjke tonu i zadržavaju ugljenik u dubinama okeana. Druge vrste fitoplanktona odgovaraju određenoj niši za izbirljive jede poput ostriga, koje jedu samo fitoplankton određene veličine. I dalje druge vrste fitoplanktona mogu uhvatiti ugljenik fotosintezom, gde on zatim ostaje na površini okeana dok se organizmi ne razgrade, oslobađajući ugljenik nazad u atmosferu kao ugljen-dioksid.
Nadam se da će PACE, kada nam jednom pruži pogled na raznovrsnost okeanskog fitoplanktona, moći da nam kaže mnogo više o globalnom protoku ugljenika u okeanima, sada iu budućnosti“, rekao je Cetinić. Ivona Cetinić, naučni rukovodilac za biogeohemiju okeana za PACE (Plankton, aerosol, oblak, okeanski ekosistem) opisuje čudan, divan i važan svet fitoplanktona i zašto je važno za misiju PACE da proučava ova sićušna stvorenja. Zasluge: NASA-in centar za svemirske letove Godard
Čak i u hladnijim vodama na višim geografskim širinama, fitoplankton je ključan za život okeana. U polarnim regionima, fitoplankton cveta — kada organizmi rastu i razmnožavaju se u ogromnim brojevima vidljivim iz svemira — može da prati ciklus topljenja morskog leda.
Kada se pokrivač morskog leda povuče, sunčeva svetlost može da dopre do površine okeana i fitoplanktona koji pluta na njoj, omogućavajući im da fotosintezuju i napreduju nakon dugog perioda pokrivenosti. Ovo proizvodi gorivo za druge vrste. Polarne vrste od školjki i krila pa sve do morževa i kitova oslanjaju se na ovo pravovremeno cvetanje za svoje izvore hrane.
„Promena vremena cvetanja utiče na ceo ekosistem“, rekla je Ejmi Nili, biološki okeanograf u NASA Godard.
Kako se vreme i obim povlačenja morskog leda menjaju u klimi koja se zagreva, PACE će moći da prati promene u vremenu cvetanja, pružajući uvid u šire uticaje na ekosistem.
Nije sav fitoplankton koristan za ekosisteme. Neke vrste mogu proizvoditi toksine koji su opasni za ljude ili druge morske vrste. Ovo štetno cvjetanje algi može poremetiti ekosisteme, kao i svakodnevni život ljudi u blizini obala, jezera i rijeka. Cvetanje cijanobakterija, na primer, može pokvariti vodu za piće i rekreacionu upotrebu sa toksinima koje stvaraju.
Naučnici koriste neke satelitske podatke za praćenje i praćenje ovih cvetanja i uslova koji ih uzrokuju. PACE bi trebalo da olakša dešifrovanje ovih vrsta i uslova, omogućavajući ljudima da razviju načine za ublažavanje uticaja i sprečavanje budućeg cvetanja.
„Ne stvara sav fitoplankton štetno cvjetanje algi, pa ako možemo koristiti satelitske podatke da bolje odvojimo štetno od neštetnog cvjetanja, to bi bilo od pomoći za menadžere voda i naučnike koji pokušavaju razumjeti zajednice fitoplanktona u regionu“, rekla je Bridžit Seegers, okeanograf u NASA Goddard.
PACE neće biti prvi satelit koji će nam omogućiti da vidimo fitoplankton iz svemira. Misija je naslednik misija kao što su Terra, Akua, Landsat i SeaViFS (Senzor širokog vidnog polja sa pogledom na more), koje su prikupljale podatke o fitoplanktonu od 1990-ih. PACE, koji se sastavlja i njime upravljaju inženjeri NASA Goddard, značajno će proširiti našu sposobnost da razlikujemo i pratimo fitoplankton svakog dana, širom planete.
„Nadajmo se da će nam hiperspektralna priroda Instrumenta za boje okeana omogućiti da bolje razdvojimo tipove fitoplanktona jedni od drugih i od nefitoplanktonskih čestica“, rekao je Nili. „Za mene će mogućnosti za istraživanje biti beskrajne.“
