Νέα μελέτη αποκαλύπτει πώς τα φύκια της Γροιλανδίας αποθηκεύουν άνθρακα στα βάθη του ωκεανού

Η βραχώδης ακτή της Γροιλανδίας. Ματίλντ Κιουρώ | Unsplash

Μια διεπιστημονική μελέτη επιβεβαιώνει, για πρώτη φορά, τις ωκεανογραφικές οδούς που μεταφέρουν τα πλωτά μακροφύκη από τα παράκτια ύδατα της Νοτιοδυτικής Γροιλανδίας σε δεξαμενές άνθρακα βαθέων υδάτων, ενδεχομένως παίζοντας έναν προηγουμένως υποτιμημένο ρόλο στην παγκόσμια αποθήκευση άνθρακα.

Τα μακροφύκη, ή αλλιώς φύκια (συμπεριλαμβανομένων των φυκιών), είναι εξαιρετικά παραγωγικά παράκτια ενδιαιτήματα ικανά να απορροφήσουν σημαντικές ποσότητες ατμοσφαιρικού άνθρακα (CO₂). Προηγούμενες μελέτες έχουν εκτιμήσει ότι παγκοσμίως, 4–44 τεραγραμμάρια (1Tg = ένα εκατομμύριο μετρικοί τόνοι) ετησίως άνθρακα που προέρχεται από μακροφύκη μπορούν να φτάσουν σε βάθη 200 μέτρων, όπου μπορούν να απομονωθούν για τουλάχιστον 100 χρόνια.

Ωστόσο, η συμβολή των μακροφυκών στη μακροπρόθεσμη αποθήκευση άνθρακα είναι δύσκολο να ποσοτικοποιηθεί με βεβαιότητα λόγω ζητημάτων όπως: το ευρύ φάσμα ιδιοτήτων των μακροφυκών που πρέπει να ληφθούν υπόψη, η πολυπλοκότητα των αλληλεπιδράσεων με τις φυσικές ωκεανογραφικές διαδικασίες μεταφοράς και η έλλειψη επιστημονικών στοιχείων σχετικά με τα ταξίδια και τους μετασχηματισμούς των αποκολλημένων μακροφυκών μετά την εγκατάλειψη των παράκτιων βραχωδών ακτών.

Για να αντιμετωπίσει αυτό το κενό γνώσης, η ομάδα μελέτης, με επικεφαλής το Ινστιτούτο Leibniz για την Έρευνα της Βαλτικής Θάλασσας Warnemünde και το Helmholtz-Zentrum Hereon στη Γερμανία και με τη συμμετοχή επιστημόνων από το Θαλάσσιο Εργαστήριο Plymouth, το Πανεπιστήμιο του Exeter, στην Πορτογαλία, τη Σαουδική Αραβία και τη Δανία, χρησιμοποίησε έναν συνδυασμό δορυφορικών εικόνων, παρακολούθησης ωκεάνιων πλανητών, αριθμητικής μοντελοποίησης και προηγμένων αναλύσεων αναταράξεων για να δείξει ότι εκτεταμένα στρώματα μακροφυκών μπορούν να ταξιδέψουν εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά από την ακτή. Τελικά, αυτά τα στρώματα μπορεί να βυθιστούν σε μεγάλα βάθη όπου ο οργανικός τους άνθρακας μπορεί να αποθηκευτεί μακροπρόθεσμα.

Δεδομένα από 305 ωκεανογραφικές συσκευές παρακολούθησης, οι οποίες επιπλέουν στην επιφάνεια για να βοηθήσουν στη διερεύνηση των ωκεάνιων ρευμάτων, και αριθμητικά μοντέλα προσομοίωσης έδειξαν ότι τα ωκεάνια ρεύματα μπορούν να μεταφέρουν πλωτά μακροφύκη από τις παράκτιες ζώνες σε βαθύτερα νερά σε οικολογικά χρονικά διαστήματα (κατά μέσο όρο 12-64 ημέρες), συχνά πριν από την εμφάνιση δομικής βλάβης.

Αυτά τα ευρήματα υποστηρίχθηκαν από την ανάλυση περισσότερων από 1.300 δορυφορικών εικόνων υψηλής ανάλυσης, πολυφασματικών εικόνων Sentinel-2, μέσω μιας υπηρεσίας που διαχειρίζεται το πρόγραμμα Copernicus της ΕΕ. Αυτές οι εικόνες αποκάλυψαν σχεδόν 8.000 πλωτές περιοχές μακροφυκών στην υφαλοκρηπίδα της Γροιλανδίας και στην παρακείμενη θάλασσα του Λαμπραντόρ, επιβεβαιώνοντας την εκτεταμένη παρουσία μακροφυκών στην ανοιχτή θάλασσα.

[A] Τοποθεσίες πλωτών δομών μακροφυκών με χρωματική κωδικοποίηση ανά μήνα. Εμφανίζονται επίσης τα συνδυασμένα αποτυπώματα των πλακιδίων Sentinel-2 και της ισοβαθούς ακτίνας των 1000 μέτρων (διακεκομμένη μαύρη γραμμή). Δείκτης πλωτών φυκών [B] και πραγματικό χρώμα [C] Εικόνα Sentinel-2 από τις 19 Αυγούστου 2020 που δείχνει το μεγαλύτερο μεμονωμένο δομικό στρώμα πλωτών μακροφυκών που εντοπίστηκε με έκταση 221.900m2. Το ένθετο στο [B] δείχνει τη θέση του δομικού στρώματος. © PML

Τα εξαιρετικά λεπτομερή τρισδιάστατα μοντέλα ωκεανών που χρησιμοποιούν τεχνικές προσομοίωσης Large Eddy αποκάλυψαν περαιτέρω ότι η χειμερινή βαθιά ωκεάνια μεταφορά θερμότητας, όπου η έντονη κάθετη ανάμειξη προκαλείται από την ψύξη των επιφανειακών υδάτων, μπορεί να βυθίσει τα επιπλέοντα μακροφύκη πολύ κάτω από την επιφάνεια. Υπό την υψηλή πίεση που υπάρχει σε αυτά τα βαθύτερα ωκεάνια νερά, οι δομές πλευστότητας μέσα στα φύκια καταρρέουν, προκαλώντας την βύθισή τους και τη μεταφορά άνθρακα στα βάθη του ωκεανού.

© PML

Η Νοτιοδυτική Γροιλανδία επιλέχθηκε ως περιοχή μελέτης περίπτωσης, καθώς παρέχει μια ιδανική τοποθεσία για να δοκιμαστούν οι υποθέσεις στις οποίες βασίζονται οι εκτιμήσεις της εξαγωγής μακροφυκών από τις παράκτιες περιοχές στα βαθιά νερά. Η περιοχή έχει άφθονα μακροφύκη στις βραχώδεις ακτές της, το κυρίαρχο είδος καφέ φυκών επιπλέει όταν αποκολλάται, και άλλες μελέτες έχουν επιβεβαιώσει ότι το eDNA ιζημάτων αναγνώρισε μακροφύκη σε ιζήματα που εκτείνονται από ρηχές παράκτιες περιοχές έως βάθος 1460 μέτρων και 350 χλμ. από την ακτή. Η επικράτηση των μακροφυκών στη Γροιλανδία και στα ιζήματα της Αρκτικής υφαλοκρηπίδας, της πλαγιάς και των βαθέων υδάτων, με κυριαρχία καφέ φυκών, διατηρείται εδώ και χιλιετίες, τεκμηριώνοντας ότι η εξαγωγή μακροφυκών από τη Γροιλανδία συμβάλλει στη μακροπρόθεσμη ταφή άνθρακα στην Αρκτική.

Για μελλοντικές μελέτες, η ομάδα συνιστά μια μεγάλης κλίμακας διεπιστημονική μελέτη για την παρατήρηση των τριών κύριων διεργασιών που οδηγούν στην εξαγωγή πλωτών μακροφυκών από παράκτιες πηγές σε πιθανές καταβόθρες στη Θάλασσα του Λαμπραντόρ: 1) αποκόλληση· 2) εξαγωγή από την ανοιχτή θάλασσα μέσω επιφανειακών ρευμάτων· 3) κάθετη εξαγωγή.

Για να επιτευχθεί αυτό, πρέπει να προσδιοριστούν πειραματικά οι παρατηρήσεις των μακροχρόνιων διαρκειών πλεύσης και των αυξανόμενων ταχυτήτων των κυρίαρχων ειδών πλωτών μακροφυκών, καθώς και οι ταχύτητες βύθισής τους μετά την κατάρρευση των δομών πλευστότητας. Ομοίως, πρέπει να προσδιοριστεί το βάθος στο οποίο συμβαίνει η κατάρρευση των δομών πλευστότητας, ώστε να αναπτυχθούν αξιόπιστες παραμετροποιήσεις για την κατακόρυφη εξαγωγή.