Ocieplenie może doprowadzić do wyginięcia wielu gatunków planktonu

Plankton morski, który stanowi podstawię wielu ekosystemów, wytwarza około połowy tlenu na Ziemi i reguluje poziom dwutlenku węgla w atmosferze, może być zagrożony wyginięciem wskutek ocieplania się klimatu. Do takich wniosków doszedł zespół pracujący pod kierunkiem doktorantki Sarah Trubovitz z University of Nevada w Reno. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Nature Communications.

Z badań wynika, że najbardziej zagrożony jest plankton zamieszkujący okalające Antarktydę wody Oceanu Południowego. Naukowcy przyjrzeli się bardzo rozpowszechnionemu planktonowi z gromady promienic oraz ich reakcji na zmiany temperatury wody. Zbadali skamieniałości pochodzące z neogenu. To młodszy okres kenozoiku, trwający od 23 do 2,5 miliona lat temu. Dzieli się na miocen i pliocen.

Przeprowadzone badania wykazały, że duże zmiany temperatury wody prowadziły do olbrzymich spadków bioróżnorodności polarnych promienic. Odkrycie to stoi w sprzeczności z dotychczasowymi przypuszczeniami mówiącymi, że w przeszłości, podczas dużych zmian temperatury, plankton migrował, by znaleźć odpowiednie dla siebie warunki. Okazuje się jednak, że najbardziej prawdopodobnym skutkiem ogrzewania się wód oceanicznych będzie wyginięcie wielu gatunków promienic.

Obecnie w wodach Oceanu Południowego żyje około 100 gatunków promienic. Wiele z nich nie będzie w stanie przeżyć ocieplającego się klimatu. Wyginięcie tych promienic znacząco zmniejszy bioróżnorodność ekosystemów w oceanie na wysokich szerokościach geograficznych. Co więcej, prognozy przewidują, że w ciągu najbliższych 300 lat ocieplenie na tych szerokościach geograficznych będzie tak duże, jak duże było tam ochłodzenie w ciągu ostatnich 10 milionów lat. Jako, że zmiany te będą zachodziły tak szybko, w wyniku ewolucji nie powstaną nowe gatunki, które zdążą zastąpić te, które będą wymierały. Zbyt mało wiemy o interakcjach pomiędzy poszczególnymi gatunkami planktonu by przewidzieć, co dokładnie się stanie. Możemy jednak przypuszczać, że zniknięcie wielu gatunków promienic wywoła reakcję w całym łańcuchu pokarmowym ekosystemu morskiego, ostrzega Trubovitz.

Młoda uczona rozpoczęła swoje badania z zamiarem stworzenia pierwszego kompletnego spisu tropikalnych promienic żyjących na przestrzeni 10 milionów lat pomiędzy neogenem a czwartorzędem. Podobny spis dotyczący polarnych promienic został stworzony w 2013 roku przed doktora Johana Renaudie. Wówczas to okazało się, że gdy Ziemia ochłodziła się przed milionami lat, z Oceanu Południowego zniknęło wiele gatunków promienic. Jednak Renaudie nie był w stanie stwierdzić czy – jak podejrzewali ekolodzy – promienice migrowały w cieplejsze regiony, czy też wyginęły.

Trubovitz, korzystając z pomocy doktorów Paula Noble z University of Nevada oraz Dave'a Lazarusa z berlińskiego Muzeum Przyrody, rozpoczęła proces identyfikowania i katalogowania dziesiątków tysięcy skamieniałych promienic. Chciała sprawdzić, czy znajdzie wśród nich gatunki z regionów polarnych, których zniknięcie odnotował Renaudie.

Przez rok Trubovitz stworzyła pierwszy kompletny katalog tropikalnych promienic. Odkryła przy tym nowe nieznane dotychczas gatunki. Później porównała swój katalog z katalogiem Renaudie'go i stwierdziła, że zdecydowana większość gatunków promienic, które zniknęły z regionów polarnych, nie występuje w obszarach cieplejszych. Promienice nie migrowały, a wyginęły.

Byłam zaskoczona faktem, jak niewiele polarnych gatunków było w stanie skolonizować cieplejsze wody. Stało się tak, mimo że zmiany zachodziły powoli, przez miliony lat, a habitaty cieplejszych i chłodniejszych wód były ze sobą połączone prądami oceanicznymi. Spodziewaliśmy się, że więcej gatunków promienic wykorzysta te prądy, by – w obliczu ochładzającego się klimatu – przenieść się w obszary o odpowiadających im temperaturach. Okazuje się, że nie były w stanie tego zrobić i wyginęły, mówi uczona.

Trubovitz i jej koledzy sprawdzili też, czy ochładzający się klimat spowodował spadek bioróżnorodności wśród tropikalnych gatunków promienic. Wiemy bowiem, że ochłodzenie dotknęło wówczas też tropików, chociaż w stosunkowo niewielkim stopniu. Spodziewaliśmy się, że wśród tropikalnych promienic zaobserwujemy podobny wzorzec reakcji co wśród promienic polarnych. Być może proporcjonalny do spadku temperatury, jakiego doświadczyły tropiki. Okazało się jednak, że nic takiego nie miało miejsca. Wydaje się zatem, że promienice są odporne na niewielkie zmiany, ale gdy zostanie przekroczona granica tolerancji, dochodzi wśród nich do znaczących spadków bioróżnorodności, dodaje.

Badania te pokazują, że wiele gatunków polarnego planktonu jest szczególnie narażonych na wyginięcie. Prognozuje się bowiem, że bieguny mogą się ocieplić nawet o 7–10 stopni Celsjusza. Nie wiemy też, co taka zmiana oznacza dla promienic zamieszkujących regiony polarne. W badanym okresie zmiany temperatury na Ziemi nie wpłynęły na ich bioróżnorodność, jednak trzeba pamiętać, że mówimy tutaj o 10 milionach lat, zatem organizmy te miały czas, by do tych zmian się dostosować. W skali milionów lat promienice są w stanie poradzić sobie ze ociepleniem o 3 stopnie Celsjusza. Nie są zdolne reagować błyskawicznie, dodaje Trubovitz.

Szczegóły badań zostały opublikowane w artykule Marine plankton show threshold extinction response to Neogene climate change.

plankton promienice ocieplenie ochłodzenie zmiana klimatu