Molti animali di acque profonde al 4, Il sito di ricerca della Stazione M profondo 000 metri vive di detriti che affondano dall'alto. Il carbonio trasportato in profondità da questi detriti è un fattore importante nei modelli climatici globali. Credito:© 2017 MBARI
Più di due miglia sotto la superficie dell'oceano, microbi, vermi, Pesci, e altre creature grandi e piccole prosperano. Si basano sul trasporto di materia morta e in decomposizione dalla superficie (neve marina) per il cibo a queste oscure profondità.
Fino vicino alla superficie del mare, l'anidride carbonica dell'atmosfera è incorporata nei corpi delle alghe microscopiche e negli animali che le mangiano. Quando muoiono, questi organismi sprofondano negli abissi, portando con sé il carbonio.
Questa fornitura di carbonio al mare profondo non è costante. A volte, mesi o anni di neve marina cade nell'abisso durante eventi di "impulso" molto brevi.
In un nuovo studio pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ), Gli scienziati di MBARI e i loro collaboratori mostrano che c'è stato un aumento degli eventi di polso al largo della costa della California. Dimostrano anche che, sebbene tali episodi siano molto importanti per il ciclo del carbonio, non sono ben rappresentati nei modelli climatici globali.
Lo scienziato senior MBARI Ken Smith ha studiato come le comunità di acque profonde rispondono al cambiamento dell'offerta di carbonio negli ultimi 29 anni in un sito di ricerca in acque profonde chiamato Stazione M. Questo sito di monitoraggio a lungo termine è 4, 000 metri (2,5 miglia) sotto la superficie dell'oceano e 220 chilometri (124 miglia) al largo della costa della California. Questo è l'unico sito di acque profonde al mondo in cui la domanda e l'offerta continue di carbonio sono registrate in dettaglio come una serie temporale.
La stazione M è un sito sul fondo marino profondo, più di 200 chilometri al largo della costa californiana. Ken Smith studia i processi del fondale marino presso la Stazione M da quasi 30 anni. Immagine di base:Google Earth
Una suite di strumenti autonomi presso la Stazione M aiuta i ricercatori a studiare gli eventi del polso e il loro impatto sul biota delle profondità marine. Due serie di trappole per sedimenti, sospesi a 50 e 600 metri sul fondale, raccogliere la neve marina che affonda ogni 10 giorni. Sul fondo, le fotocamere time-lapse scattano fotografie orarie del fondale marino, che aiutano gli scienziati a rilevare i cambiamenti nella quantità di neve marina e i cambiamenti nelle comunità animali.
Dal 2011, Benthic Rover di MBARI, un veicolo subacqueo autonomo delle dimensioni di una piccola automobile, ha strisciato per 11 chilometri (sette miglia) sul fondo del mare presso la Stazione M. Misura il consumo di ossigeno da parte di microbi e animali sul fondo, consentendo agli scienziati di stimare quanto cibo (carbonio) viene consumato.
Il PNAS studio si è concentrato su sei periodi tra il 2011 e il 2017 in cui grandi quantità di neve marina hanno raggiunto le trappole di sedimenti presso la Stazione M. Durante questi eventi impulsivi episodici, quattro volte più carbonio ha raggiunto il mare profondo ogni giorno, rispetto ai giorni senza polso.
Rispetto ai primi 20 anni della serie storica, gli eventi di impulso sono diventati più prevalenti dopo il 2011. Del carbonio totale che ha raggiunto le trappole per sedimenti a 3, 400 metri di profondità dal 2011 al 2017, oltre il 40 percento è arrivato durante gli eventi del polso.
Questa illustrazione mostra alcuni degli strumenti di ricerca utilizzati negli studi presso la Stazione M. Credito:Shannon Boedecker © 2012 MBARI
"Questi eventi stanno diventando una parte molto più importante del ciclo del carbonio, "ha detto Christine Huffard, un biologo marino presso MBARI e coautore dello studio. Infatti, poiché questi eventi cardiaci sono diventati più grandi e più frequenti, i ricercatori hanno dovuto raddoppiare le dimensioni delle tazze di raccolta utilizzate nelle loro trappole per sedimenti.
Gli impulsi di cibo (e carbonio) verso le profondità marine non sono attualmente presi in considerazione nei modelli climatici globali. La formula della "curva di Martin", che si basa sulle condizioni della superficie del mare come la temperatura dell'acqua, è ampiamente utilizzato per stimare quanto carbonio raggiunge le profondità marine. Huffard e i suoi coautori hanno scoperto che la curva di Martin corrispondeva bene ai loro dati nei giorni senza polso, ma ha sottovalutato dell'80% la quantità di carbonio che arriva durante gli eventi di pulsazione.
"In totale la curva di Martin ha stimato solo la metà del carbonio di acque profonde che abbiamo misurato, " disse Huffard.
Questi risultati hanno implicazioni sul modo in cui la curva di Martin e modelli simili vengono utilizzati per preparare le stime del bilancio globale del carbonio per i rapporti di valutazione del gruppo intergovernativo sui cambiamenti climatici. "Dobbiamo trovare un modo per far evolvere tali modelli in modo che possano catturare questi eventi, data la loro importanza complessiva, "Ha detto Huffard.
Queste due fotografie mostrano lo stesso pezzo di fondale marino prima (sopra) e dopo (sotto) un impulso di detriti ricchi di carbonio raggiunge il fondo. Credito:© 2017 MBARI
Come passo successivo, il team di ricerca cercherà di studiare più da vicino gli eventi del polso individuali. Huffard ha sottolineato che molte domande rimangono senza risposta. "Cosa rende ogni impulso diverso? Perché sono molto più diffusi ora rispetto a prima? Quali condizioni di superficie portano alla loro formazione?" lei disse. "Se lo capiamo, possiamo eventualmente modellare gli impulsi dai dati satellitari, quindi i nostri modelli globali possono prevedere in modo più accurato i budget globali del carbonio".
"Ci piacerebbe avere 50 Station Ms in tutto il mondo, ma non possiamo, "Huffard ha aggiunto. "Realisticamente abbiamo bisogno di modellare questo utilizzando la copertura globale fornita dai satelliti".
