Οι ωκεανοί σκοτεινιάζουν σε όλο τον πλανήτη – τι συμβαίνει;
Στο λυκόφως, η μεγαλύτερη μετανάστευση βιομάζας στη Γη εξελίσσεται στους ωκεανούς σχεδόν σιωπηλά, σε μεγάλο βαθμό απαρατήρητη. Τρισεκατομμύρια, συχνά μικροσκοπικά πλάσματα – ζωοπλαγκτόν, κριλ, ψάρια-φανοί – ανεβαίνουν συγχρονισμένα από τα βάθη, προσελκυόμενα από άνθισεις φυτοπλαγκτού στις ανώτερες στιβάδες του νερού. Τρώνε όλη τη νύχτα, ασφαλή από θηρευτές που κυνηγούν με όραση, και μετά υποχωρούν καθώς ανατέλλει ο ήλιος.
Η παλίρροια και η ροή του ήλιου και της σελήνης υπαγορεύουν τη συμπεριφορά πολλών θαλάσσιων πλασμάτων. Όμως, τις τελευταίες δεκαετίες, μεγάλες εκτάσεις της επιφάνειας του ωκεανού σκοτεινιάζουν μυστηριωδώς. Ο Tim Smyth, θαλάσσιος επιστήμονας στο Plymouth Marine Laboratory στο Ηνωμένο Βασίλειο, και οι συνεργάτες του ήταν οι πρώτοι ερευνητές που εντόπισαν αυτό το μοτίβο στον ανοιχτό ωκεανό πέρυσι. Από τότε, συνέχισε να μελετά πώς οι ωκεανοί μετατοπίζονται σε απόκριση της παγκόσμιας θέρμανσης, παράλληλα με τις αλλαγές στη χρήση της γης – και τον κρίσιμο ρόλο που παίζει το φως σε αυτούς τους οικότοπους.
Ο Smyth μιλάει στο New Scientist για τις αιτίες του σκοτεινιάσματος των ωκεανών, τις επιπτώσεις του στα θαλάσσια οικοσυστήματα και τι μπορεί να γίνει για να επιτρέψουμε σε περισσότερο φως να διαπεράσει τις επιφανειακές στιβάδες των ωκεανών.
Thomas Lewton: Πώς ανακαλύψατε ότι μεγάλες εκτάσεις του ωκεανού σκοτεινιάζουν;
Tim Smyth: Προσεγγίσαμε αρχικά αυτό το ζήτημα από μια απρόσμενη κατεύθυνση. Την τελευταία δεκαετία, συνεργάζομαι με τον Tom Davies, επιστήμονα θαλάσσιας διατήρησης στο Πανεπιστήμιο του Plymouth, για να κατανοήσουμε τις επιπτώσεις της τεχνητής φωτορύπανσης τη νύχτα. Ως μέρος αυτής της εργασίας, αναλύσαμε 20 χρόνια παγκόσμιων δορυφορικών δεδομένων για να παρακολουθήσουμε τις αλλαγές στις οπτικές ιδιότητες του ωκεανού. Προς έκπληξή μας, διαπιστώσαμε συνεπή μοτίβα σκοτεινιάσματος, που σημαίνει ότι τα επιφανειακά νερά γίνονται πιο αδιαφανή στο εισερχόμενο φως. Αντί για τυχαίες κηλίδες διάσπαρτες στον παγκόσμιο ωκεανό, αυτές οι αλλαγές σχηματίζουν μεγάλες, συνδεδεμένες περιοχές. Συνολικά, ανακαλύψαμε ότι περίπου το ένα πέμπτο των ωκεανών του κόσμου έχει σκοτεινιάσει κατά κάποιο τρόπο.
Γιατί σκοτεινιάζουν οι ωκεανοί;
Στις παράκτιες περιοχές, το σκοτείνιασμα των ωκεανών συνδέεται στενά με τις αλλαγές στα ποτάμια που εκβάλλουν στη θάλασσα. Κατά μήκος των ακτογραμμών, οι μετατοπίσεις στη χρήση της γης επηρεάζουν τι διαλύεται ή αιωρείται στο νερό, γεγονός που με τη σειρά του αλλοιώνει την οπτική ποιότητα του νερού που εισέρχεται στον ωκεανό. Για παράδειγμα, όταν ένα τοπίο αλλάζει από δασικό σε αγροτικό, επηρεάζει το πώς υλικά ξεπλένονται στα ποτάμια. Κατά τη διάρκεια των πλημμυρών, τα ποτάμια μεταφέρουν πολύ περισσότερα αιωρούμενα σωματίδια και πολύ υψηλότερα επίπεδα χρωματισμένης, διαλυμένης οργανικής ύλης, των ουσιών που δίνουν στα ποτάμια εκείνο το χρώμα «εμποτισμένου τσαγιού».
Ένας άλλος βασικός παράγοντας για το σκοτείνιασμα των παράκτιων ωκεανών είναι η φόρτωση θρεπτικών στοιχείων. Λιπάσματα που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανική γεωργία ξεπλένονται στα ποτάμια, διεγείροντας την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού. Όταν αυξάνονται οι άνθισεις φυτοπλαγκτού, μειώνουν το βάθος διείσδυσης του φωτός στη στήλη του νερού. Γνωρίζουμε εδώ και καιρό ότι τα παράκτια νερά σκοτεινιάζουν, αλλά αυτό που ανακαλύψαμε τώρα είναι ότι αυτές οι αλλαγές επεκτείνονται πέρα από τις ακτογραμμές: υπάρχει επίσης ένα σκοτείνιασμα ευρύτερης κλίμακας στον ανοιχτό ωκεανό.
Τι προκαλεί τις αλλαγές στον ανοιχτό ωκεανό;
Μπορεί να σχετίζονται με μετατοπίσεις στις άνθισεις φυτοπλαγκτού που οδηγούνται από την κλιματική αλλαγή. Παγκοσμίως, παρατηρούμε αυξανόμενες θερμοκρασίες των ωκεανών, πιο συχνά θαλάσσια κύματα καύσωνα και αλλαγές στην αλμυρότητα σε ορισμένες περιοχές. Μαζί, αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν τα μεγάλης κλίμακας μοτίβα κυκλοφορίας των ωκεανών.
Οι άνθισεις φυτοπλαγκτού εξαρτώνται από ένα συνδυασμό φωτός, θρεπτικών στοιχείων, θερμοκρασίας και της κάθετης δομής της στήλης του νερού. Τον χειμώνα, ο ανοιχτός ωκεανός συνήθως αναμιγνύεται καλά από καταιγίδες που σαρώνουν την επιφάνεια. Όμως, καθώς φτάνει η άνοιξη, αρχίζουν να σχηματίζονται πιο σταθερές επιφανειακές στιβάδες. Αυτές οι στρωματοποιημένες επιφανειακές στιβάδες περιορίζουν την κάθετη ανάμιξη, συγκεντρώνοντας φως και θρεπτικά στοιχεία στον ανώτερο ωκεανό, όπου το φυτοπλαγκτόν μπορεί να αναπτυχθεί πιο αποτελεσματικά.
Έτσι, η υποψία μου είναι ότι παρατηρούμε μια σύνθετη αλληλεπίδραση μεταβαλλόμενων παγκόσμιων μοτίβων κυκλοφορίας και πιο τοπικών μετατοπίσεων στον καιρό, όπως ηλιοφάνεια και όλο και πιο σταθερά επιφανειακά νερά, τα οποία προάγουν την ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού και συμβάλλουν στο ευρύτερο σκοτείνιασμα του ανοιχτού ωκεανού.
Πώς επηρεάζει το σκοτείνιασμα των ωκεανών τα θαλάσσια οικοσυστήματα;
Βοηθά να σκεφτούμε τα διάφορα επίπεδα της τροφικής αλυσίδας στον ωκεανό. Στο χαμηλότερο επίπεδο βρίσκονται οι πρωτογενείς παραγωγοί, το φυτοπλαγκτόν, το οποίο μπορεί να είναι μία από τις αιτίες του σκοτεινιάσματος. Στο επόμενο επίπεδο πάνω είναι το ζωοπλαγκτόν, όπως τα κοπεπόδα Calanus, από τα οποία τρέφονται τα ψάρια. Τα κοπεπόδα Calanus είναι πολύ σημαντικά επειδή αποτελούν το μέσο σημείο σε αυτό το πρώτο μέρος της τροφικής αλυσίδας. Εκτελούν αυτό που είναι γνωστό ως διημερή κάθετη μετανάστευση, μετακινούμενα εκατοντάδες μέτρα πάνω και κάτω στη στήλη του νερού κάθε μέρα.
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, κατεβαίνουν σε βάθη 200 έως 300 μέτρων, όπου τα επίπεδα φωτός είναι πολύ χαμηλότερα, καθιστώντας πιο δύσκολο για τους οπτικούς θηρευτές να τα θηρεύσουν, και στη συνέχεια, το βράδυ, επιστρέφουν στην επιφάνεια για να τραφούν.
Αυτή είναι η μεγαλύτερη μετανάστευση βιομάζας στον πλανήτη. Όταν σκεφτόμαστε την εποχική μετανάστευση ειδών στον πλανήτη, σκεφτόμαστε αμέσως την υπέροχη αφήγηση του David Attenborough για τα γκνου στην Σερενγκέτι. Υπάρχουν περίπου μερικά εκατομμύρια γκνου που μεταναστεύουν στην Σερενγκέτι. Όμως, αυτό που παρατηρούμε στους ωκεανούς είναι μια πολύ, πολύ μεγαλύτερη – αλλά σχεδόν αόρατη – μετανάστευση ζωοπλαγκτού σε κλίμακα που επισκιάζει τη μετανάστευση των γκνου. Υπάρχουν αρκετά γιγατόνοι ζωοπλαγκτού, περίπου 10 quintillion άτομα, που το κάνουν αυτό καθημερινά.
Οπότε, τι θα συμβεί σε αυτά τα πλάσματα αν το φως δεν ταξιδεύει τόσο βαθιά στο νερό;
Η συνολική συνέπεια, όπου έχετε περιοχές σκοτεινιάσματος, είναι ότι συμπιέζουμε κάθετα τον κατοικήσιμο οικότοπο των επιφανειακών στιβάδων του ωκεανού κατά δεκάδες, αν όχι εκατοντάδες, μέτρα – σαν να συμπιέζουμε τον πληθυσμό του Λονδίνου στο μέγεθος του Hyde Park. Αν συμπιέζετε την ικανότητα των οργανισμών να αναπτύσσονται, να κινούνται, να κυνηγούν, να επικοινωνούν, να αναπαράγονται και να φωτοσυνθέτουν σε μια μικρότερη περιοχή, τότε ο ανταγωνισμός για πόρους θα γίνει οξύς. Βραχυπρόθεσμα, μπορεί να γίνει ευκολότερο για ορισμένα είδη να θηρεύουν, επειδή μπορούν να δαπανήσουν λιγότερη ενέργεια για να κυνηγήσουν θηράματα. Όλα αυτά έχουν δευτερεύουσες επιπτώσεις σε πράγματα όπως οι τροφικές αλυσίδες και οι παγκόσμιες αλιείες – αν και δεν γνωρίζουμε ακόμη ποιες θα είναι οι ευρύτερες συνέπειες.
Τα ψάρια που βασίζονται στην όραση για να κυνηγήσουν, από μικρά κοπαδιάζοντα είδη έως μεγαλύτερα αρπακτικά όπως ο τόνος, θα μπορούσαν επίσης να βρουν τις περιοχές κυνηγιού τους συμπιεσμένες πιο κοντά στην επιφάνεια. Εν τω μεταξύ, το φυτοπλαγκτόν – οι μικροσκοπικοί, φυτοειδείς οργανισμοί που αποτελούν τη βάση της θαλάσσιας τροφικής αλυσίδας και παράγουν περίπου το μισό οξυγόνο που αναπνέουμε – μπορεί να βρει τα βάθη στα οποία μπορούν να φωτοσυνθέτουν να μετατοπίζονται καθώς ο ωκεανός σκοτεινιάζει.
Είναι το σκοτείνιασμα των ωκεανών ακόμα πρόβλημα τη νύχτα;
Ναι. Η ημέρα δεν είναι η μόνη ιστορία. Έχουμε επίσης εξετάσει τι συμβαίνει κάτω από το φως του φεγγαριού. Στα ανθρώπινα μάτια, η θάλασσα τη νύχτα φαίνεται σχεδόν εντελώς μαύρη, αλλά για πολλά θαλάσσια ζώα, η αχνή λάμψη της σελήνης είναι εκπληκτικά σημαντική. Βοηθά στην καθοδήγηση των νυχτερινών μεταναστεύσεων και σηματοδοτεί πότε είναι ασφαλές να ανέβουμε προς την επιφάνεια για να φάμε και πότε να γλιστρήσουμε πίσω στο σκοτάδι από κάτω.
Η σεληνιακή μοντελοποίησή μας υποδηλώνει ότι, καθώς ο ωκεανός γίνεται πιο θολός, αυτό το ασθενές φως δυσκολεύεται να διεισδύσει στο νερό. Το αποτέλεσμα θα μπορούσε να είναι μια διακριτική αλλά ουσιαστική αλλαγή στο υποβρύχιο νυχτερινό τοπίο: το λεπτό στρώμα ωκεανού που φωτίζεται από το φως του φεγγαριού ενδέχεται να γίνει ρηχότερο. Για τα πλάσματα που βασίζονται σε αυτές τις λεπτές φωτεινές ενδείξεις, αυτό θα μπορούσε να συμπιέσει τον νυχτερινό τους κόσμο πιο κοντά στην επιφάνεια, αναδιαμορφώνοντας δυνητικά ποιος συναντά ποιον στο σκοτάδι.
Ποιες είναι οι παγκόσμιες συνέπειες όλων αυτών των αλλαγών;
Το σκοτείνιασμα των ωκεανών έχει σημασία και για πράγματα όπως ο κύκλος του άνθρακα. Αν το ζωοπλαγκτόν δεν κατεβαίνει σε τόσο μεγάλα βάθη όπως πριν για να αποφύγει τη θήρευση, επειδή το επίπεδο φωτός περιορίζεται σε αυτό το κορυφαίο επίπεδο, αυτό σημαίνει ότι δεν είναι τόσο αποτελεσματικό στην απομάκρυνση του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Όταν το ζωοπλαγκτόν πεθαίνει, βυθίζεται στον πυθμένα του ωκεανού και κλειδώνει τον άνθρακα που αποθηκεύεται στα σώματά του, αλλά αν δεν κατεβαίνει σε τόσο μεγάλα βάθη, τότε είναι λιγότερο ικανό να μεταφέρει αυτόν τον άνθρακα στον βαθύ ωκεανό. Αντ’ αυτού, περισσότερος άνθρακας είναι πιθανό να παραμείνει στις ανώτερες στιβάδες, όπου μπορεί να αναπνευστεί πίσω στην ατμόσφαιρα, αντί να κλειδωθεί για δεκαετίες ή αιώνες.
Ωστόσο, η κατανόηση της εξαγωγής άνθρακα από τις φωτισμένες ανώτερες στιβάδες του ωκεανού προς τον πυθμένα της θάλασσας είναι δύσκολη. Οι δορυφόροι μας παρέχουν αυτή την φανταστική παγκόσμια κλίμακα, αλλά μόνο πραγματικά στην επιφάνεια. Έχουμε μόνο ίσως μια χούφτα επαρκώς μακροπρόθεσμων επίγειων παρατηρήσεων που μετρούν την καθίζηση του άνθρακα από την κορυφή της στήλης του νερού μέχρι τον πυθμένα της θάλασσας.
Μπορεί να γίνει κάτι για να αντιστραφεί το σκοτείνιασμα των ωκεανών;
Σε ορισμένα μέρη, ναι. Τα παράκτια νερά είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε ό,τι συμβαίνει στην ξηρά, ιδιαίτερα στη γεωργία. Λιπάσματα, χώμα και οργανική ύλη που ξεπλένονται από τα χωράφια μπορούν να καταλήξουν στα ποτάμια και, τελικά, στη θάλασσα, όπου αυξάνουν την ποσότητα του υλικού που απορροφά το φως στο νερό. Αυτό σημαίνει ότι η βελτίωση του τρόπου διαχείρισης της γης θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκατάσταση κάποιας παράκτιας διαύγειας. Μια προσπάθεια που αντιμετωπίζει αυτό είναι το πρόγραμμα AgZero+, με επικεφαλής το UK Centre for Ecology & Hydrology, το οποίο φέρνει σε επαφή επιστήμονες και αγρότες για να αναπτύξουν συστήματα γεωργίας χαμηλής ρύπανσης, κλιματικά ουδέτερα, που μειώνουν την απορροή, προστατεύοντας παράλληλα τα εδάφη, τη βιοποικιλότητα και την ποιότητα του νερού. Το έργο δοκιμάζει προσεγγίσεις όπως η έξυπνη χρήση λιπασμάτων, η λύσεις που βασίζονται στη φύση, όπως η αγροδασοπονία, και η καλύτερη διαχείριση των λεκανών απορροής ποταμών, ώστε το νερό – και τα θρεπτικά που μεταφέρει – να κινείται πιο αργά από την ξηρά στη θάλασσα. Αυτές οι αλλαγές θα μπορούσαν να βοηθήσουν στον περιορισμό του σκοτεινιάσματος στα παράκτια νερά.
Στον ανοιχτό ωκεανό, ωστόσο, οι παράγοντες είναι πολύ πιο δύσκολο να αντιμετωπιστούν. Ακόμα κι αν οι παγκόσμιες εκπομπές μηδενιστούν αύριο, ο ωκεανός θα χρειαστεί δεκαετίες, αν όχι αιώνες, για να ανταποκριθεί.
Υπάρχει ακόμα ελπίδα για τους ωκεανούς;
Απολύτως. Μία από τις πιο ενθαρρυντικές ανακαλύψεις τα τελευταία χρόνια είναι πόσο ανθεκτικός μπορεί να είναι ο ωκεανός όταν του δίνεται η ευκαιρία. Τα θαλάσσια οικοσυστήματα μπορούν να ανακάμψουν εκπληκτικά γρήγορα όταν προστατεύονται βασικά είδη και οικότοποι. Πάρτε τα δάση φυκών κατά μήκος της ακτής της Καλιφόρνια. Μετά τα έντονα θαλάσσια κύματα καύσωνα μεταξύ 2014 και 2016, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα φύκια που αναπτύσσονταν εντός καλά διαχειριζόμενων θαλάσσιων προστατευόμενων περιοχών [περιοχές ωκεανού που συστήθηκαν για την προστασία οικοτόπων και ειδών] ανακάμψαν ταχύτερα από τα δάση εκτός αυτών. Εκεί που οι θηρευτές, οι ισορροπίες βόσκησης και άλλες οικολογικές σχέσεις είχαν παραμείνει άθικτες, τα υποβρύχια δάση ήταν καλύτερα ικανά να ανακάμψουν.
Αυτός είναι ένας λόγος για τον οποίο υπάρχει τώρα μια παγκόσμια ώθηση για την επέκταση των θαλάσσιων προστατευόμενων περιοχών. Όταν επιβάλλονται σωστά, λειτουργούν σαν οικολογικοί χώροι ανάσχεσης, επιτρέποντας στην θαλάσσια ζωή να αναδομηθεί και στα οικοσυστήματα να ανακτήσουν τη φυσική τους ισορροπία. Σε έναν θερμαινόμενο κόσμο, μπορεί επίσης να βοηθήσουν τα οικοσυστήματα να αντέξουν σε κλιματικές εξάρσεις όπως τα κύματα καύσωνα.
Έτσι, ναι – υπάρχει λόγος αισιοδοξίας. Ο ωκεανός έχει ακόμα μια αξιοσημείωτη ικανότητα να αυτοθεραπεύεται. Δώστε στα θαλάσσια οικοσυστήματα λίγο χώρο να ανακάμψουν και συχνά ανταποκρίνονται με εκπληκτική ταχύτητα. Και αυτό έχει σημασία για όλους μας. Οι ωκεανοί καλύπτουν περίπου το 70% της επιφάνειας της Γης, ρυθμίζουν το κλίμα μας και απορροφούν τεράστιες ποσότητες άνθρακα και θερμότητας. Η προστασία τους δεν αφορά μόνο τη διάσωση της άγριας ζωής, αφορά την προστασία του συστήματος υποστήριξης της ζωής του πλανήτη.