Perubahan iklim menyebabkan perubahan yang signifikan dalam keadaan fitoplankton di lautan, dan kajian MIT baru menunjukkan bahawa perubahan ini akan sangat mempengaruhi warna lautan dalam beberapa dekade mendatang, memperhebat kawasan biru dan hijau. Satelit harus mengesan perubahan rona ini dan memberi amaran awal mengenai perubahan meluas dalam ekosistem laut.
Dalam jurnal Nature Communications, saintis melaporkan bahawa mereka telah mengembangkan model global yang meniru pertumbuhan dan interaksi pelbagai jenis fitoplankton, atau alga, dan bagaimana campuran spesies di tempat yang berbeza akan berubah seiring kenaikan suhu di seluruh dunia. Para penyelidik juga memodelkan bagaimana fitoplankton menyerap dan memantulkan cahaya, dan bagaimana warna lautan berubah ketika pemanasan global mempengaruhi komposisi komuniti fitoplankton.
Para penyelidik menguji model mereka dengan menjalankannya hingga akhir abad ke-21 dan mendapati bahawa pada tahun 2100 lebih daripada 50% lautan dunia akan berubah warna kerana perubahan iklim.
Kajian menunjukkan bahawa kawasan biru, seperti subtropik, akan menjadi lebih biru kerana terdapat lebih sedikit fitoplankton - dan kehidupan secara umum - di perairan ini jika dibandingkan dengan keadaan semasa. Beberapa kawasan yang lebih hijau hari ini, seperti kawasan di dekat kutub, mungkin menjadi lebih hijau, kerana suhu yang lebih tinggi menyebabkan percambahan pelbagai fitoplankton.
"Model ini mengandaikan bahawa perubahan ini tidak akan mudah dilihat oleh mata kasar, dan lautan masih kelihatan seperti ia mempunyai kawasan biru di kawasan subtropik dan hijau berhampiran khatulistiwa dan kutub," kata pengarang utama Stephanie Datkiewicz dari Bahagian Sains. Bumi, Suasana, dan Planet Institut Teknologi Massachusetts. "Skim asas ini akan tetap sama. Walau bagaimanapun, perubahan kedalaman akan cukup signifikan untuk mempengaruhi seluruh rantai makanan fitoplankton."
Warna lautan bergantung pada jumlah klorofil
Warna lautan bergantung pada bagaimana cahaya matahari berinteraksi dengan apa yang ada di dalam air. Hanya molekul air yang menyerap hampir semua cahaya matahari, kecuali bahagian spektrum biru - ia dipantulkan. Akibatnya, kawasan lautan terbuka yang agak tandus kelihatan biru jauh dari angkasa. Sekiranya terdapat organisma di lautan, mereka dapat menyerap dan memantulkan gelombang cahaya dengan panjang yang berbeza, bergantung pada sifat masing-masing.
Video promosi:
Phytoplankton, misalnya, mengandungi klorofil, pigmen yang menyerap sebahagian besar cahaya matahari dari bahagian biru, menghasilkan karbon untuk fotosintesis, dan pada bahagian yang lebih rendah bahagian hijau. Akibatnya, lebih banyak cahaya hijau dipantulkan dari lautan, yang memberi kawasan kaya alga warna hijau.
Sejak akhir 1990-an, satelit terus mengukur warna lautan. Para saintis menggunakan ukuran ini untuk mendapatkan jumlah klorofil dan, secara meluas, fitoplankton di kawasan tertentu di lautan. Tetapi Datkevich mengatakan klorofil tidak semestinya mencerminkan isyarat perubahan iklim yang sensitif. Sebarang turun naik yang ketara dalam klorofil mungkin disebabkan oleh pemanasan global, tetapi juga oleh "kebolehubahan semula jadi", lonjakan berkala normal dalam klorofil kerana fenomena yang berkaitan dengan cuaca semula jadi.
"Kejadian El Niño atau La Niña akan menyebabkan perubahan klorofil yang sangat besar kerana ia mengubah jumlah nutrien yang masuk ke dalam sistem," kata Datkevich. "Dengan perubahan besar dan semula jadi ini yang terjadi setiap beberapa tahun, sukar untuk melihat apakah perubahan iklim akan berubah hanya dengan melihat klorofil."
Simulasi cahaya laut
Daripada melihat anggaran klorofil yang diperoleh, pasukan bertanya-tanya apakah ada isyarat yang jelas mengenai kesan perubahan iklim pada fitoplankton jika seseorang hanya melihat pengukuran satelit cahaya yang dipantulkan.
Pasukan ini telah menyempurnakan model komputer yang telah digunakannya pada masa lalu untuk meramalkan perubahan fitoplankton dengan kenaikan suhu dan pengasidan lautan. Model ini mengambil maklumat mengenai fitoplankton, seperti pengambilan makanan dan bagaimana ia tumbuh, dan memasukkan maklumat ini ke dalam model fizikal yang menunjukkan arus dan pencampuran lautan.
Namun, kali ini, para saintis telah menambahkan elemen baru pada model yang belum dimasukkan ke dalam metode pemodelan lautan yang lain: kemampuan untuk menganggarkan panjang gelombang cahaya tertentu yang diserap dan dipantulkan oleh lautan, bergantung pada jumlah dan jenis organisme di wilayah tertentu.
"Cahaya matahari melanda lautan, dan semua yang ada di laut menyerapnya seperti klorofil," kata Datkevich. "Perkara-perkara lain akan menyerapnya atau menghilangkannya. Oleh itu, menentukan bagaimana cahaya akan memantulkan lautan dan memberikannya warna sukar.
Ternyata model saintis dapat digunakan untuk meramalkan warna lautan ketika keadaan persekitaran berubah di masa depan. Dan yang terbaik ialah ia boleh digunakan di makmal.
Isyarat dalam nada biru-hijau
Apabila para saintis menambahkan suhu global pada model dan menaikkannya sebanyak 3 darjah menjelang 2100 - itulah yang diramalkan oleh kebanyakan saintis jika tidak ada tindakan yang diambil untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau - mereka mendapati bahawa panjang gelombang cahaya biru dan hijau bertindak balas paling cepat. …
Lebih-lebih lagi, julat panjang gelombang biru-hijau ini menunjukkan isyarat, atau pergeseran yang sangat jelas, yang berkaitan dengan perubahan iklim: pergeseran itu berlaku lebih awal daripada yang dijangkakan ketika para saintis melihat klorofil.
"Klorofil berubah, tetapi anda tidak dapat melihatnya kerana kebolehubahan semula jadi yang luar biasa," kata Datkevich. "Namun, anda dapat melihat perubahan iklim yang signifikan pada beberapa jalur gelombang ini dalam isyarat yang dihantar ke satelit. Jadi di sinilah kita harus mencari isyarat perubahan sebenar dalam pengukuran satelit."
Menurut model para saintis, perubahan iklim sudah mengubah komposisi fitoplankton, dan karenanya warna lautan. Menjelang akhir abad ini, planet biru kita akan berubah secara mendadak.
"Pada akhir abad ke-21, akan ada perubahan yang nyata dalam warna 50% lautan. Perubahannya akan cukup besar. Jenis fitoplankton yang berbeza menyerap cahaya dengan cara yang berbeza, dan jika perubahan iklim menggantikan satu komuniti fitoplankton ke komuniti lain, ia juga akan mengubah jenis jaring makanan yang dapat mereka dukung."
Ilya Khel
