Защо Черно море изглежда тюркоазено от космоса

Всяко лято Черно море се обагря в тюркоазен цвят. Яркозелените завихряния не са мазки на картина - те показват наличието на фитопланктон, по който могат да се проследят потоците на водните течения и водовъртежите, пише сайтът на НАСА, публикувайки забележителна снимка на непрекъснатия цъфтеж на фитопланктона в Черно море.

Тази фотография е направена на 29 май, 2017 г. от спътника „Aqua“ на НАСА. Изображението представлява мозайка, съставена от множество сателитни снимки, докато спътникът преминава над региона.

Специалистите от Института по океанология във Варна твърдят, че този красив цвят не е необичаен за сезона.

"Случва се ежегодно в късна пролет, края на май и през юни месец и се дължи този млечно тюркоазено-син цвят на цъфтеж на водорасли от клас коколитофори и по-точно на вида Emiliania huxleyi. Взети са биологични проби, потвърден е цъфтежът на точно този вид.", казва доц. Валентина Тодорова пред БНТ2.

Коколитофоридите

В рамките на програма SeaWiFS, учените използвали специалната апаратура - спектрорадиометър - MODIS на борда на два спътника на НАСА - "Тера" и "Аква" за да изследват концентрацията на фитопланктон в океаните. Специално внимание се обръща на цъфтежа на коколитофоридите (под "цъфтеж" се определят такива случаи, когато концентрацията на плактона във водата премине някаква граница, обикновено хиляда клетки на милилитър.).

Коколитофоридите, (coccolithophorids, от гр. - kokkos = зърно; lithos = камък; phoros = носещ или носещи кръгли камъчета), отдел хаптофити, или примнезиофити Haptophyceae (или Prymnesiophyceaea) са фотосинтезиращи, много малки (5-10 микрона) представители на нанопланктона, имат клетка с двойка камшичета, обкръжена с броня от около 30 кръгли пластинки от калцит (CaCO₃) наречени коколити. Изключително внимание заслужава вида Emiliania huxleyi - най-разпространения вид коколитофориди.

 ^{Снимка: Emiliania huxleyi Home Page}

Преди 120 години английският еволюционист Томас Хъксли бил един от първите изучавали морското дъно. Там открил коколитите, като сам им дава името "коколити". На свой ред вида Emiliania huxleyi е наречен на негово име. Emiliania huxleyi e най-забележителния представител на този вид. Изящната красота на E. hux е оценена едва след изобретяването на електронните микроскопи през 1950г. Повече информация може да намерите на Emiliania huxleyi Home Page. 

Прахосмукачка за въглерод или други добри дела

Фитопланктонът поглъща CO₂ при процеса фотосинтеза и използва въглерода, за да изгради клетките си. Голяма част от използваният въглерод в края на краищата е надеждно запечатан на океанското дъно за хилядолетия.  

Коколитофоридите събират огромни количества от разтворения във водата въглерод, под формата на бикарбонатни йони (HCO₃^-) за да създават черупките си от калциев карбонат. Морската вода с повърхността си е в контакт с атмосферата на огромна площ и когато има недостиг от въглероден двуокис, океанът го поглъща от въздуха.

^{Схема: bgchaos, по идея на physicalgeography.net}

Тези процеси са част от въглеродния цикъл на планетата. Този бавен кръговрат на земната кора е много важен за живота. Интересен е фактът, че на нито една изследвана планета не са открити подобни на земните седиментни скали. При благоприятни условия, Emiliania huxleyi "цъфти" на огромни пространства, понякога над 100 000 кв. км (размера на България).

Учените са преценили, че коколитофоридите отлагат на океанското дъно над 1.5 милиона тона калциев карбонат за година, повече от всички останали организми като корали и черупчести мекотели. Emiliania huxleyi могат да се развиват в бедни на хранителни вещества, условия при които други фитопланктони не могат. Покриват около 1.4 милиона квадратни километра океанска повърхност всяка година. Дейността им се отразява както на локалния така и на глобалния климат не само заради отделянето на DMS, за чиито ефект говорихме по-горе.

Вълшебното сияние на белите води

Друг специфичен ефект, предизвикан от коколитофоридите е, че самите те увеличават албедото. Когато "цъфтят", т.е. изменят цвета на океана, когато количеството им е огромно, отразяващата му способност се увеличава три пъти. В северна Европа тази светлина, бликаща на талази в млечно-тюркоазен цвят, наричат "феерично сияние" или "бяла вода". Очевидци разказват, че водата е имала същите оптични характеристики като млечен каймак. Цъфтежът се разпространява плътно от 0m до приблизително 30m дълбочина. По-дълбоко, водата била вече бистра, но значително по-тъмна. Причината за това явление в норвежките фиорди дълго време била тайна, докато коколитофоридите Ehux не били определени като виновници.  

^{Снимка от брега на фиорда Ylvesoey (Норвегия), 12 юни, 1993г. (Фотограф F. Langfeldt, Университет Осло).}

Цветовете на океана

Най-силно морската вода поглъща червените и жълтите лъчи на слънчевата светлина - остават само сините и зелените, улавяни от нашите очи. Фитопланктонът поглъща червената светлина от спектъра - тя му е нужна за фотосинтезата. А морската вода придобива заради това зелен оттенък. И колкото повече има в морето фитопланктон, толкова е по-"живо" морето, толкова е повече зеленото в цвета на морските вълни. Този тюркоазен цвят се вижда и на спътниковите снимки. Днес вече е ясно, че "белите води" са заради пластинките - коколити, които действат като миниатюрни калцитни огледала. Това свойство на Emiliania huxleyi прави цъфтежа й достъпнен за научно изследване - интензивният цъфтеж се забелязва дори от космоса.

Какво се случва в Берингово море

Един от първите образи, получени от широкообхватния датчик SeaWiFS, на борда на орбиталния апарат SeaStar, през септември 1997г. е обагрен в ярка синя светлина, излъчвана от Берингово море. Причината била в необичайно бурното развитие на коколитофоридите Emiliania huxleyi. Петното достигнало размери 300х700 км², покривайки целия юго-източен шелф.

Цъфтежът на планктона обикновено е кратък (2-4 седмици), но тогава в Берингово море продължил три месеца и във всички проби абсолютно доминирал един единствен вид: Emiliania huxleyi. Общото количество превишавало 2 мил. клетки/л (около 1-1.5 мг/л), което било 99.8% от общата численост на фитопланктона. Обичайно доминиращите в този район - диатомеите са били "сбутани" в останалите нищожни части от един процент.

Подобно било положението и следващата пролет и лято. Този феномен показвал, че значителните изменения станали в Берингово море са изменения, които са следствие на големи изменения в глобалния климат. 1997-ма е забележителна като година с най-силна от началото на столетието положителна температурна аномалия в тропическите райони на Пасифика. Това довело до сериозна промяна в атмосферната и океанска циркулация и на най-мощното явление в Тихи океан - Ел Ниньо. Глобалните промени в климата са въздействали и на екосистемите на северните морета и са предизвикали това радикално и продължително изменение в състава на базово звено от хранителните вериги.

Emiliania huxleyi в Черно море

По много белези нашето Черно море е уникално. Черно море е най-изолираната морска среда в Европа и едно от най-чувствителните към човешка дейност морета. Площта му е сравнима с тази на Балтийско и Северно море и има огромен водосборен басейн, покриващ една трета от Европа и включващ големи части от 17 страни. То е полузатворен басейн с относително голяма дълбочина и слаба динамика на пластовете. Под влияние на солеността и температурата, са се обособили два отделни слоя: горен, съдържащ кислород от повърхността до 200м, и долен, в който няма кислород, а сероводород. На Земята няма друго подобно море.

Отровният газ сероводород е 85% от общия му обем. Това, заедно с ниската соленост (17г/л вместо 35г/л в океана.) поради многобройните вливащи се реки, обуславят високата степен на чувствителност на неговата флора и фауна.

На снимките на Черно море от SeaWiFS се забелязват същите "бели води" като причина е явното увеличение на Emiliania huxleyi. Когато загине този планктон, той пада на дъното. Това обаче ще повиши нивото на сероводородния пласт и ще намали и без това тънкия "жив" пласт.

^{Сателитна снимка на Черно море от 11 май 2002 г.}

Петна по репутацията на Emiliania

Засиленото присъствие на Emiliania huxleyi по всички водни басейни на Земята повечето изследователи свързват с глобалното затопляне. Поведението на фитопланктона според теорията на Лавлок може да се разглежда като реакция на затоплянето на климата. Дори се появи план за стимулиране развитието на фитопланктона като се обогатяват полярните океански води с желязо. Но дали цъфтежът на планктона е без съмнение с благоприятно влияние.

• обеднява видовото разнообразие в екосистемите

Водата под коколитофоридите остава тъмна, те блокират светлината, необходима за фотосинтезата на други организми. Където се развият извънредно Emiliania huxleyi, заемат 80 - 90% дори повече от общия брой клетки фитопланктон. Намалява и зоопланктона, и рибите. Например по време на необичайно активното развитие на Emiliania huxleyi в Берингово море се появили данни, че връщането на сьомгата в Бристолския залив есента на 1997 г. било с 15 мил. броя по-малко от очакваните. В района се отбелязало и масово загиване на морски птици.

• повдига се нивото на океана

Масовото отлагане на окенското дъно на калций (в състава на варовиковите скелети на загиналия фитопланктон) неминуемо ще предизвика и повишаване на нивото на океана, заливане на крайбрежни райони и други непредвидени следствия. За Черно море повишаването на нивото на сероводорода е несъмнено опасно явление.

• повече валежи, бури, урагани, ерозия на почвата

В условия на дефицит на биогени и изобилие UV-лъчи планктонът "гладува" и изработва повече DMS. Според новозеландсия учен д-р Ф Антони (Floor Anthoni), повишените нива на DMS в атмосферата може да доведат до:

• повече дъжд: DMS предизвикват облаци там, където преди водна пара не е можела да се кондензира.
• по-плътен дъжд: благодарение на DMS се формират по-лесно капки и те стават все по-големи, което води до по-интензивни валежи.
• повече облаци: DMS преобразува повече водни пари в облаци, макар не толкова забележимо. Така или иначе, навсякъде по света вече не се срещат чисто сини небеса.
• по-нисък таван на облачната покривка: Повишеното количество на DMS позволява да се формират облаци на по-ниска височина.
• морски мъгли: морските мъгли са просто ниски облаци. Срещат се все по-често.
• по-силни урагани: енергията на ураганите идва от предаването на топлина от топлия океан към атмосферата, посредством водните пари, които се кондензират във водни капки. Всички следствия, изброени по-горе, съдействат за по-ефективно предаване на топлината и в края на краищата до по-мощни урагани.

Заплахата от ускоряващия се вреден цикъл на DMS е сериозна. Той е единствения механизъм, който обяснява защо падат все по-интензивни дъждове. Даже в периоди на охлаждане, обилните дъждове продължават да се леят, а ураганите от сезон на сезон са все по-унищожителни. Източник: Principles of degradation by Dr J Floor Anthoni (2004)

• фитопланктонът затопля планетата

Изследователи от Института по Океанография в Сан Диего, Калифорния, използвали компютърно моделиране и спътникови данни доказали, че слънчевата радиация, която трябва да бъде отразена обратно в космоса, всъщност се поглъща от фитопланктона, като съдейства за глобалното затопляне.

"Нашите разчети показват, че ако го нямаше фитопланктона в океана, щяхме да имаме по-прохладен климат", казва доктор Роберт Фроуин, метеоролог от Института по Океанография, който работи съвместно с доктор Сам Иакобелис над това изследване.

Изследването показало, че радиацията, поета от фитопланктона, повишава глобалните средни температури с 0.06-0.33°С в сравнение с резултатите от компютърно моделиране без фитопланктон. Това изследване обръща нашите досегашни представи с главата надолу. Според двамата учени плановете за посяване на желязо за да се стимулиране на планктона само ще повиши температурата на океана. Източник: Science Daily

Източници:

Emiliania huxleyi Home Page

Satellite images of bright waters in the Black Sea

Желязото може да спре глобалното затопляне, Демокрит

Principles of marine degradation Prymnesiophytes (Haptophytes)

The Remarkable Ocean World, The Gaia Hypothesis Gaia and DaisyWorld

Още по темата

02/01/2017

Новини

Обезсоляване на Черно море, акупунктура за овце и други чудеса на руското патентно бюро

28/10/2016

Земята

Откриха нефт в Черно море

21/10/2016

Човекът

Десетки древни потънали кораби са открити дълбоко в Черно море

25/08/2015

Животът

Синя седмица за Черно море и неговите обитатели