Záhada, která mátla vědce dvacet let
Na začátku nového tisíciletí se na satelitních snímcích Jižního oceánu objevila nápadná tyrkysová skvrna. Nikdo nevěděl, co ji způsobuje. Záře byla intenzivní, nepřehlédnutelná – a naprosto nevysvětlitelná.
Po více než dvou desetiletích dohadů mezinárodní výzkumná expedice záhadu konečně rozlouskla. Ukázalo se, že nejde o optický klam, ale o signál nečekané směsi drobných mořských organismů, které navíc spoluurčují podobu světového klimatu.
Záře, která do té oblasti vůbec nepatřila
Na satelitních záběrech z počátku tohoto století se jižně od takzvaného Velkého kalcitového pásu – rozsáhlého pásma v Jižním oceánu – objevovala intenzivně tyrkysová oblast. Svým jasem nápadně připomínala oblasti plné kokolitoforů: mikrořas s vápennými destičkami, které odrážejí sluneční světlo.
Jenže právě tam to nedávalo smysl. V těchto ledových vodách, jejichž teplota často klesá pod nulu, se tento druh podle tehdejších znalostí vůbec vyskytnout neměl. Satelitní snímky a biologie si prostě vzájemně odporovaly.
Oceán jako by z vesmíru „říkal", že obsahuje vápnité řasy – zatímco veškeré poznatky o teplotách a životním prostředí ukazovaly pravý opak.
Vědci uvažovali o ledovcovém prachu, neznámých druzích řas i vzduchových bublinách ve vodě. Žádná z hypotéz však přesně nezapadala do barevných měření ze satelitů.
Přesto tyto záběry získaly zásadní roli. Odstín mořské vody se celosvětově využívá jako vstupní data pro klimatické modely. Na jeho základě vědci odhadují množství vápnitých či jiných částic ve vodě a z toho pak počítají, kolik CO₂ oceán pohlcuje. Pokud je tato interpretace chybná, celý klimatický výpočet se začne hroutit.
S výzkumnou lodí do jedné z nejdivočejších oblastí planety
Protože region je mimořádně odlehlý a nepřístupný, přímý terénní výzkum dlouho nepřicházel v úvahu. To se změnilo, když tým vedený laboratoří Bigelow Laboratory for Ocean Sciences vypravil velkou expedici na palubě výzkumné lodi R/V Roger Revelle.
Během plavby v letech 2024–2025 se vědci dostali až za 60. stupeň jižní šířky. Měřili mimo jiné:
- barvu a jas vody v různých hloubkách
- množství vápníku a oxidu křemičitého ve vodě
- obsah anorganického uhlíku
- druhy planktonu, řas a dalších mikroorganismů
Namísto pouhého pozorování povrchu jako satelity brali vědci vzorky až do hloubky sto metrů. Díky tomu dokázali určit, které vrstvy vodního sloupce za nápadným odrazem světla skutečně stojí.
Od subtropů po hranici ledu: pestrobarevná mozaika života
Při plavbě různými zeměpisnými šířkami tým zaznamenal zřetelné zóny:
- v teplejších subtropických vodách převládaly dinoflagelláty
- ve Velkém kalcitovém pásu kvetly kokolitofory
- dále na jih převzaly iniciativu rozsivky
Kolem drobných oceánských vírů, takzvaných eddies, vědci pozorovali výrazné rozdíly v chemickém složení vody. V těchto rotujících vodních masách stoupá hlubší voda k povrchu a mísí se s ním. Právě zde narazili i na první kokolitofory v mnohem chladnějších vodách, než se dosud předpokládalo – což naznačuje, že staré mapy výskytu jednotlivých druhů přestávají platit.
Skleněné pancíře, které odrážejí světlo
Největší překvapení přišlo vzápětí: nápadná tyrkysová záře v odlehlém jihu nepocházela od vápnitých kokolitoforů, ale převážně od obrovských množství rozsivek.
Rozsivky jsou mikrořasy s pevnými skleněnými schránkami zvanými frustuly. Ty jsou tvořeny amorfním oxidem křemičitým a fungují jako miniaturní skleněné destičky, které silně rozptylují sluneční světlo.
Tam, kde satelity po desetiletí „viděly" vápnitý plankton, šlo ve skutečnosti převážně o husté mraky rozsivek ve skleněných pancířích.
Z optického hlediska jsou oba signály podobné: velké množství kokolitoforů i obrovský počet rozsivek vytvoří na satelitních snímcích světlou, světlo odrážející skvrnu. K dosažení stejného optického efektu je však rozsivek potřeba více než kokolitoforů.
Jižní oceán přirozeně obsahuje velké množství rozpuštěného oxidu křemičitého. Tato bohatá zásoba křemíku umožňuje vznik extrémně hustých populací rozsivek. Kombinace jejich skleněných koster a jejich množství vysvětluje silný odraz světla, který satelity registrovaly celá léta.
Co to znamená pro klimatické modely
Protože satelity dlouhá léta zdánlivě snímaly především „vápnitý plankton", vycházelo mnoho výpočtů z předpokladu vysokého obsahu anorganického vápníku ve vodě. To má přímé důsledky pro odhad toku uhlíku v daném regionu.
Kokolitofory ukládají uhlík do vápnitých destiček, které pomalu klesají do hlubin. Rozsivky fungují jinak: jejich těžší křemičitá kostra dokáže transportovat uhlík do hlubokomořských vrstev podstatně rychleji.
| Druh planktonu | Materiál kostry | Vliv na transport uhlíku |
|---|---|---|
| Kokolitofory | Vápník (uhličitan vápenatý) | Pomalý, kontinuální odvod uhlíku do hlubin |
| Rozsivky | Křemík (oxid křemičitý) | Rychlejší a často pulzující odvod uhlíku do hlubokého oceánu |
Pokud je oblast ve skutečnosti ovládaná rozsivkami, ale modely ji považují za doménu kokolitoforů, výpočet takzvané biologické pumpy se stává nepřesným. Modely pak mohou chybně odhadovat jak množství, tak rychlost ukládání uhlíku v oceánu.
K nápravě je nutné upravit výpočetní metody za satelitními měřeními. Algoritmy, které z barvy vody odvozují přítomné částice, musejí lépe rozlišovat mezi signály vápníku a křemíku.
Planktonové mapy je třeba překreslit
Výzkum přináší ještě druhý, přinejmenším stejně závažný závěr: kokolitofory pronikají do výrazně chladnějších vod, než se dosud předpokládalo. V malém počtu, ale soustavně.
Vědci se domnívají, že oceánské víry fungují jako dálnice pro plankton. Strhávají vodu i organismy z mírných zeměpisných šířek a unášejí je dále na jih, kde si udržují přežití v chráněných mikroprostředích.
Zdá se, že malé proudy tvoří jakési skryté biologické koridory, které tlačí druhy za jejich „oficiální" hranice rozšíření.
Tyto posunující se hranice mají dalekosáhlé důsledky. Kde žije jaký typ planktonu, určuje rozdělení živin, množství pohlceného světla i způsob, jakým je CO₂ zachycován a odvážen do hlubin. I relativně malá změna v planktonní skladbě se proto může projevit v celkové klimatické rovnováze.
Co nás tato „světelná hádanka" učí o klimatických rizicích
Jižní oceán patří k nejvýznamnějším úložištím CO₂ vypouštěného lidskou činností. Změní-li se tam struktura planktonu, mění se i schopnost oceánu pohlcovat skleníkové plyny.
Konkrétní příklad: teplejší voda nebo odlišné proudění může potlačit rozsivky a dát více prostoru kokolitoforům – nebo naopak. Tím se nemění jen barva vody na satelitních snímcích, ale i samotný způsob, jakým uhlík v systému cirkuluje.
Pro klimatology tato studie znamená, že musejí podstatně přesněji zkoumat optický otisk různých druhů planktonu. Ne každá tyrkysová skvrna představuje stejnou směs organismů, a tedy ani stejný vliv na koloběh CO₂.
Pro laiky tato studie pomáhá přiblížit zdánlivě abstraktní pojem „biologická pumpa". Rozkvět rozsivek si lze představit jako náhlý déšť nepatrných skleněných kapslí, které rychle stahují uhlík na dno oceánu. Převaha kokolitoforů připomíná spíše trvalé, jemné mrholení vápnitých částeček.
Budoucí expedice budou stále více kombinovat měření na moři, laboratorní analýzy a satelitní data. Jedině tak lze zjistit, které barvy na klimatických mapách skutečně něco říkají o fungování klimatického systému – a kde oceán skrývá další optická tajemství.
