motywacja: gdzie kończy się emisja CO2?
zapewne słyszeliście, że jednym ze sposobów walki ze zmianami klimatu jest sadzenie drzewa. Działa to, ponieważ drzewa przeprowadzają fotosyntezę, pochłaniając dwutlenek węgla (CO2) z atmosfery i przechowując go w drewnie i liściach. Gdy drzewa tracą liście, część CO2 jest zwracana do atmosfery z ich rozkładu, ale część jest pozostawiona i przechowywana w glebie. To może nie wydawać się dużo, ale to się sumuje: na całym świecie lasy pochłaniają około 1/3 ludzkich emisji CO2 ze spalania paliw kopalnych, co pomaga spowolnić globalne ocieplenie.
rafy koralowe są często nazywane „lasami deszczowymi morza” ze względu na ich niesamowitą bioróżnorodność (Rysunek 1 ). 25% wszystkich gatunków zwierząt żyjących w oceanie nazywa rafy domem. Ale czy rafy imitują lasy w ich zdolności do pochłaniania CO2? Pytanie to okazało się trudne do odpowiedzi ze względu na złożoność ekosystemu. Zooxanthellae-maleńkie glony żyjące wewnątrz szkieletów koralowców-pełnią rolę drzew w rafach jako fotosyntezy i ostateczne źródło energii dla reszty mieszkańców rafy. Podobnie jak w lesie, duża część CO2 absorbowana w procesie fotosyntezy ulega rozkładowi i wraca do atmosfery. Ale istnieje dodatkowy proces unikalny dla RAF: gdy Korale budują swoje szkielety węglanu wapnia w procesie znanym jako zwapnienie, uwalniają CO2. Aby określić ogólny wpływ RAF na zmiany klimatu, naukowcy muszą zatem ustalić, czy CO2 wchłaniany przez fotosyntezę jest większy lub mniejszy niż CO2 uwalniany przez zwapnienie.
metody: pomiar strumieni
większość wcześniejszych badań nad uwalnianiem CO2 w oceanie polegała na pobraniu próbek wody na powierzchni oceanu i pomiarze CO2 rozpuszczonego w wodzie.woda. Na podstawie stężenia w wodzie i oszacowania prędkości wiatru można obliczyć, jak szybko CO2 rozproszy się do atmosfery. Problem z tym podejściem polega na tym, że opiera się na indywidualnych pomiarach. To sprawia, że bardzo trudno jest zobaczyć, jak CO2 strumień zmienia się w czasie lub w różnych częściach rafy.
nowe badanie grupy badawczej z Uniwersytetu w Queensland w Australii przedstawia innowacyjny nowy sposób rozwiązania tego pytania. Zamiast zbierać pojedyncze próbki, autorzy zmierzyli wymianę CO2 bezpośrednio, unosząc instrument na szczycie rafy (ryc. 2). Instrument, zwany wieżą kowariancji wirowej, stale monitoruje stężenie CO2 w powietrzu. Następnie wykorzystuje serię skomplikowanych obliczeń opartych na prędkości i kierunku wiatru, aby określić, czy CO2 przepływa z wody do atmosfery lub odwrotnie. Wieże te były bardzo przydatne do pomiaru wymiany CO2 na lądzie, gdzie można je przymocować do twardej powierzchni,ale po raz pierwszy ktoś próbował przywiązać pontony i unieść je nad rafą!
wyniki: czy rafy to źródło czy zlew CO2?
zdolność do ciągłego pomiaru CO2 okazała się krytyczna, ponieważ strumień CO2 gwałtownie zmieniał się w ciągu dnia i różnił się między sekcjami rafy. Na płaskiej rafie (piaszczystym dnie strefy między główną rafą a laguną) nastąpiło całkowite uwolnienie CO2 z oceanu do atmosfery (Rysunek 3). Jednak zmieniło się to w ciągu cyklu dziennego, osiągając szczyt po południu, kiedy uwalnianie CO2 z zwapnienia było prawdopodobnie najsilniejsze. W ciągu nocy ocean wchłonął trochę CO2, ale nie na tyle, aby nadrobić straty w ciągu dnia. Sugeruje to, że w przeciwieństwie do lasów na lądzie, rafy koralowe mogą uwalniać, a nie magazynować CO2 z powodu procesu zwapnienia.
laguny na rafie wydawały się jednak pochłaniać CO2 (Rysunek 4). To prawdopodobnie dlatego, że było więcej fotosyntezy przez glony żyjące w błocie laguny i mniej CO2 uwalniane z budowy koralowców niż w płaskiej rafie. Całkowity wpływ rafy na zmiany klimatu zależy zatem od równowagi między tymi dwoma rodzajami środowiska. CO2 został wchłonięty przez laguny szybciej niż został uwolniony mieszkania rafy, ale mieszkania są dwa razy większe niż laguny w tej rafie. W końcu równoważą się nawzajem: Rafa wydaje się uwalniać tyle samo CO2, ile pochłania. „Lasy deszczowe morza” są oszałamiająco piękne i zapewniają ogromne korzyści dla rybołówstwa i ekosystemów oceanicznych, ale pochłanianie CO2 może nie być jednym z nich.
niedawno ukończyłem doktorat z Nauk Morskich na Uniwersytecie Południowej Karoliny, a teraz jestem postdoc Na Memorial University of Newfoundland. Badam wpływ zmian klimatu na materię organiczną gleby w lasach borealnych i torfowiskach. Wolny czas spędzam na zbieraniu jagód i zwiedzaniu „The Rock” (Nowa Fundlandia).