_ Integrarea seturi de date unice pe termen lung dezvăluie modul în care upwelling afectează viața marină de la suprafață până la adâncimea mării

Pentru Coasta Centrală a Californiei, vântul este mult mai mult decât vremea.

Primăvara și vara aduc în larg. , vânturi de nord-vest spre California Centrală. Aceste vânturi împing stratul superior de apă în mare, apoi apă mai rece și mai adâncă se ridică de jos pentru a o înlocui. Acest proces este cunoscut sub numele de upwelling de coastă și contribuie la bunăstarea vieții în Golful Monterey.

Afluxul de apă rece și bogată în nutrienți alimentează înflorirea planctonului minuscul și pornește rețeaua trofică a golfului. Micile fitoplancton asemănător plantelor hrănesc roiuri de krill și zooplancton. Aceste animale minuscule hrănesc animale din ce în ce mai mari, inclusiv somon, toni și chiar balene albastre.

Cercetătorii au recunoscut de mult modul în care oceanul reacționează la schimbările sezoniere ale vântului și ale vremii. Cu toate acestea, detaliile specifice ale acestor interacțiuni – în special impactul biologic al revărsării în întreaga coloană de apă oceanică – nu au fost întotdeauna clare.

Un nou studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences folosește date de la Monitorizarea pe termen lung de către MBARI a ecosistemelor oceanice pentru a umple golurile în înțelegerea noastră despre upwelling.

„În afara Californiei, vânturile provoacă upwelling sezonier care susțin productivitatea oceanului. Dar legăturile specifice dintre fizică (cât de puternic este vântul). este) și biologia (câte animale sunt) nu sunt întotdeauna evidente. Nu vedem legătura foarte ușor, deoarece vânturile sunt variabile și este mult zgomot. Acest studiu folosește date din monitorizarea pe termen lung a oceanului de către MBARI pentru a ajuta la rezolvarea puzzle-ului. Dezvăluim conexiunile dintre fizică și biologie", a declarat Monique Messié, specialist principal în cercetare la MBARI și autor principal al studiului.

Apariția coastelor este un proces fundamental în domeniul marin. ecologie. Se crede că boom-ul productivității în apele de suprafață ale oceanului se produce în cascadă în întreaga coloană de apă, cu variații ale afloririi costiere care conduc schimbări în ecosistemele marine de la suprafață la fundul mării.

Cu toate acestea, această paradigmă trebuie încă să fie testat oficial și examinat în detaliu din cauza lipsei de serii de timp biologice pe termen lung - monitorizarea extinsă a comunităților marine, care detaliază fluxul și refluxul organismelor - pe întreaga coloană de apă a oceanului. Puținele serii cronologice existente se concentrează de obicei pe viața din apele de suprafață luminate de soare ale oceanului.

Messié conduce echipa MBARI de integrare a datelor și oceanografie interdisciplinară și colaborează cu diferite echipe de cercetare pentru a integra date din diferite discipline, instrumente și regiuni pentru a studiază procesele ecosistemelor și interacțiunile fizico-biologice în oceanul de coastă și în oceanul deschis.

MBARI are date unice de monitorizare pe termen lung pentru suprafața oceanului, mijlocul apei și fundul mării adânci, care pot aduce o perspectivă unică asupra noastră. înțelegere a upwelling. Echipa de integrare a datelor și oceanografie interdisciplinară a încercat să integreze seturile de date de la trei echipe de cercetare diferite pentru a înțelege mai bine conexiunile dintre atmosferă și ocean.

Din 1989, Grupul de Oceanografie Biologică al MBARI, condus de cercetătorul senior MBARI Francisco Chavez — a monitorizat populațiile de plancton din apele de suprafață ale Golfului Monterey. La fiecare câteva săptămâni, cercetătorii au colectat probe de apă la stația MBARI M1, situată în mijlocul Golfului Monterey, ca parte a Serii de timp Monterey Bay. Aceste probe sunt analizate la microscop, iar speciile de plancton sunt meticulos identificate, dimensionate și numărate pentru a estima biomasa grupurilor de plancton, cum ar fi diatomee, dinoflagelate, ciliați și picoplancton.

De mai bine de 25 de ani, cercetătorul principal al MBARI Bruce Robison și echipa de ecologie a mijlocului apei din cadrul MBARI au cercetat mijlocul apei din Golful Monterey - întinderea vastă de apă deschisă adânc sub suprafața golfului și mult deasupra podelei golfului. Canionul Monterey. Folosind vehiculul operat de la distanță (ROV) Ventana al MBARI, echipa de ecologie din mijlocul apei efectuează lunar transecte video cantitative ale faunei locale din mijlocul apei. Acest videoclip este adnotat cu experiență de tehnicienii de cercetare din Laboratorul video al MBARI, permițând cercetătorilor să vadă tiparele populațiilor de animale de-a lungul timpului.

Și timp de mai bine de trei decenii, fostul om de știință MBARI Ken Smith a monitorizat fundul abisal din largul Centralului. California ca parte a seriei de timp pe termen lung Station M. Stația M este situată la cea mai îndepărtată parte a Canionului Monterey, unde Monterey Fan se alătură câmpiei abisale la aproximativ 4.000 de metri (13.100 de picioare) adâncime, la aproximativ 220 de kilometri (137 de mile) vest de Santa Barbara, California. MBARI a implementat o suită de tehnologii la Station M, inclusiv ROV-uri care au efectuat sondaje vizuale ale vieții de pe fundul mării.

Datorită duratei lor de decenii și concentrându-se pe diferite habitate, aceste serii cronologice oferă o imagine fără precedent. oportunitate de a investiga variabilitatea ecosistemului pe o gamă de scări temporale pe întreaga coloană de apă și pe fundul mării. Messié a fost curios, oare variația în apariția creșterii conduce într-adevăr variabilitatea temporală a ecosistemului de la suprafață la fundul mării adânc? Dacă da, care sunt procesele prin care are loc această forțare?

Cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Georgia și Institutul de Oceanografie Scripps au folosit anterior date pe termen lung pentru a explora modul în care ecosistemele oceanice răspund la schimbările în atmosfera, dar această lucrare anterioară sa concentrat asupra ecosistemelor de suprafață. Messié a aplicat analize de date similare tuturor celor trei serii de timp MBARI pentru a dezvălui modele de la suprafață până la fundul mării abisal.

Combinând aceste seturi de date, s-a dezvăluit modul în care comunitățile biologice din coloana de apă răspund la forțarea atmosferică. Schimbările din atmosferă, cum ar fi vânturile sezoniere și apariția în creștere, au un semnal care persistă în habitatele de suprafață, mijlocul apei și fundul mării.

„Este uimitor cum un proces are atât de multe efecte diverse asupra vieții din ocean. expresia poate fi foarte diferită în funcție de comunitatea marine în sine. Pentru a dezlega legătura dintre fizică și biologie, a trebuit să luăm în considerare aceste procese biologice care „transformă” forțarea fizică inițială”, a spus Messié.

Analizând împreună cele trei seturi de date, a dezvăluit modul în care procesele biologice, cum ar fi interacțiunile cu animalele și durata de viață, transformă puterea vântului și a atmosferei. Înțelegerea legăturilor dintre cele trei serii de timp a fost o provocare, deoarece acestea prezentau o variabilitate temporală atât de diferită între ele.

În fiecare serie de timp, comunitatea crește și scade în densitate și biomasă în timp. Dar acest flux și reflux al vieții nu este același de la o serie de timp la o serie de timp. Comunitatea de suprafață variază considerabil cu înflorirea sezonieră a planctonului de scurtă durată. Cu toate acestea, comunitățile de pe fundul apei medii și abisale se confruntă cu mai multe variații la scări de timp mai lungi, cum ar fi de la an la an.

„Upwelling aduce un potop de nutrienți, iar viața marina răspunde rapid la abundența hranei. impactul asupra comunității biologice durează o perioadă lungă de timp, uneori ani de zile”, a spus Messié.

La suprafața oceanului, răspunsul biologic la upwelling de coastă a persistat timp de aproximativ două săptămâni. Pe fundul abisal al mării, răspunsul a persistat la mai bine de trei ani de la evenimentul inițial de apariție. Persistența semnalului nu a fost la fel de clar definită în comunitatea midwater, dar a fost de cel puțin un an.

Aceste rezultate sugerează că upwellingul coastelor influențează ecosistemele de la oceanul de suprafață prin coloana de apă până la fundul mării adânc. Conexiunea are loc cel mai probabil direct prin modificări ale fitoplanctonului fotosintetic (producția primară), scufundarea materiei organice pe fundul mării (export vertical), interacțiunile cu hrănirea animalelor și, într-o măsură mai mică, indirect prin alte modificări oceanice.

Perioadele de timp în care speciile răspund la upwelling - perioada de timp în care viața marina răspunde la semnalul upwelling - sunt specifice taxonului și sunt probabil legate de longevitatea organismului. Identificarea timpului în care semnalul de apariție persistă pentru o anumită specie poate oferi informații despre cât de mult trăiesc animalele, ceea ce este încă foarte greu de măsurat, în special la animalele de adâncime.

„Trei timpi pe termen lung al lui MBARI. Serii sunt pline de date, inclusiv câteva descoperiri surprinzătoare. Munca noastră oferă indicii despre estimările duratei de viață pentru animalele marine, care este încă un rezultat extrem de ipotetic, dar potențial foarte important, deoarece longevitatea este atât de greu de estimat", a spus Messié.

Această cercetare subliniază descoperirile neașteptate pe care cercetătorii MBARI le-au făcut în cadrul monitorizării noastre unice pe termen lung a Coastei Centrale a Californiei.

(Fluierul)