Dispariția gheții marine din regiunile polare din cauza încălzirii globale nu doar că sporește cantitatea de lumină care pătrunde în ocean, ci și îi schimbă culoarea. Aceste modificări au consecințe importante pentru organismele fotosintetice, precum algele de gheață și fitoplanctonul.
Aceasta este concluzia unei cercetări publicate în Nature Communications, condusă de biologii marini Monika Soja-Woźniak și Jef Huisman de la Institutul pentru Dinamica Biodiversității și Ecosistemelor (IBED), Universitatea din Amsterdam.
Echipa internațională de cercetare – care i-a inclus pe chimistul fizician Sander Woutersen (HIMS/UvA) și colaboratori din Țările de Jos și Danemarca – a investigat modul în care modifică mediul luminos subacvatic. Gheața marină și apa mării transmit lumina în moduri fundamental diferite.
Gheața dispersează și reflectă o mare parte din lumină, permițând doar o cantitate mică să pătrundă, dar care conține aproape tot spectrul vizibil. În contrast, apa de mare absoarbe lumina roșie și verde, iar lumina albastră pătrunde mai adânc – ceea ce conferă oceanului culoarea sa albastră.
O altă diferență esențială dintre gheață și apa lichidă constă în vibrațiile moleculare. În apă, moleculele de H₂O se mișcă și vibrează liber, formând benzi distincte de absorbție la anumite lungimi de undă. Aceste benzi elimină selectiv porțiuni din spectrul de lumină, creând „nișe spectrale” pentru fotosinteză, scrie EurekAlert.
Pierderea gheții marine modifică mediul luminos subacvatic
Cercetări anterioare ale lui Maayke Stomp și Prof. Huisman au arătat că fitoplanctonul și cianobacteriile au evoluat cu pigmenți adaptați acestor nișe, ceea ce le influențează distribuția globală în oceane, ape costiere și lacuri.
În gheață, moleculele de apă sunt fixe într-o rețea cristalină rigidă, ceea ce suprimă vibrațiile și schimbă caracteristicile de absorbție. Astfel, gheața nu are benzile de absorbție ale apei lichide, permițând păstrarea unui spectru mai larg de lumină. Această diferență fundamentală joacă un rol cheie în schimbarea spectrală care are loc odată cu
Pe măsură ce gheața dispare, mediul luminos subacvatic trece de la un spectru larg la unul dominat de albastru. Această schimbare este crucială pentru fotosinteză.
„Pigmenții fotosintetici ai algelor de sub gheață sunt adaptați pentru a folosi optim gama variată de culori ce trece prin gheață și zăpadă”, explică autoarea principală Monika Soja-Woźniak. „Când gheața se topește, aceste organisme se trezesc brusc într-un mediu dominat de lumină albastră, mai puțin compatibil cu pigmenții lor.”
Folosind modele optice și măsurători spectrale, cercetătorii au arătat că această schimbare afectează performanța fotosintetică și poate afecta compoziția speciilor.
Schimbările climatice provoacă mai mult decât topirea gheții
Speciile adaptate la lumina albastră ar putea câștiga un avantaj competitiv în fața algelor de gheață.
„Algele fotosintetice sunt baza rețelei trofice arctice. Schimbările în productivitatea sau compoziția lor pot afecta peștii, păsările marine și mamiferele marine. În plus, fotosinteza joacă un rol important în absorbția naturală a CO₂ de către ocean”, a explicat Prof. Huisman.
Studiul arată că schimbările climatice din regiunile polare provoacă mai mult – determină schimbări fundamentale în transmiterea luminii și fluxul de energie în ecosistemele marine.
Cercetarea subliniază necesitatea integrării spectrelor de lumină și a fotosintezei în modelele climatice și prognozele oceanografice, în special în regiunile polare, unde schimbările sunt accelerate.