Tajemná světelná skvrna, která nedávala smysl
Na začátku nového tisíciletí se na satelitních snímcích jižního oceánu objevila intenzivně tyrkysová skvrna. Nacházela se jižně od takzvané Velké kalcitové zóny – rozsáhlého pásu v Jižním oceánu – a její jas silně připomínal oblasti plné kokolitoforů, tedy mikrořas s vápennými destičkami, které odrážejí sluneční světlo.
Jenže právě v těchto ledových vodách, kde teplota klesá i pod nulu, by se tento druh podle tehdejšího vědeckého poznání vůbec vyskytovat neměl. Snímky a biologie si prostě navzájem odporovaly.
Oceán jako by z vesmíru „říkal", že obsahuje vápnité řasy, zatímco veškeré znalosti o teplotě a přirozeném prostředí tuto domněnku vyvracely.
Vědci zvažovali nejrůznější vysvětlení: prachové částice z ledovců, neznámé druhy řas nebo vzduchové bubliny ve vodě. Žádná hypotéza však přesně nezapadala do barevných měření ze satelitů.
Přesto tyto snímky získaly zásadní roli. Odstín vody se celosvětově využívá jako vstupní data pro klimatické modely. Vědci z něj odvozují, kolik vápnitých nebo jiných částic voda obsahuje, a na základě toho odhadují, kolik CO₂ oceán pohlcuje. Pokud je tato interpretace chybná, celý klimatický výpočet se zkřiví.
Výzkumná loď v jedné z nejnepřístupnějších oblastí světa
Kvůli extrémní odlehlosti a drsnosti tohoto regionu se zde dlouhá léta nepodařilo provést přímý terénní výzkum. To se změnilo, když tým vedený Bigelow Laboratory for Ocean Sciences vypravil rozsáhlou expedici na palubě výzkumné lodi R/V Roger Revelle.
Během plavby v letech 2024–2025 pronikli vědci 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 sledování povrchu vody, jak to dělají satelity, odebírali vědci vzorky až do hloubky sta metrů. Díky tomu mohli zjistit, které vrstvy vodního sloupce skutečně způsobují nápadný odraz světla.
Od subtropů po hranici ledu: mozaika života
Při plavbě různými šířkami tým rozlišil zřetelné zóny. V teplejších, subtropických vodách převládaly obrněnky (dinoflagellates). Ve Velké kalcitové zóně kvetly kokolitofory v plné síle. Ještě dále na jih převzaly vedení rozsivky (diatomee).
V okolí malých oceánských vírů, takzvaných eddies, vědci zaznamenali výrazné rozdíly v chemickém složení vody. V těchto rotujících vodních masách vystupuje hlubší voda k povrchu a mísí se s ním. Právě zde narazili i na první kokolitofory ve vodách výrazně chladnějších, než se předpokládalo – jasný signál, že staré mapy rozšíření jednotlivých druhů už neplatí.
Skleněné pancíře, které vracejí světlo zpět
Největší překvapení přineslo samotné odhalení: intenzivní tyrkysová záře v hlubokém jihu nepocházela od vápnitých kokolitoforů, ale především od obrovského množství rozsivek.
Rozsivky jsou mikrořasy s tvrdými skleněnými schránkami zvanými frustuly. Ty jsou složeny z amorfního oxidu křemičitého a fungují jako miniaturní sklíčka, která silně rozptylují sluneční světlo.
Tam, kde satelity léta „viděly" vápnitý plankton, ve skutečnosti hustě plavaly rozsivky s průhlednými skleněnými pancíři.
Opticky jsou oba signály velmi podobné: velké množství kokolitoforů i velké množství rozsivek vytvoří na satelitních snímcích světlou, světlo odrážející skvrnu. Aby rozsivky dosáhly stejného optického efektu jako menší množství kokolitoforů, musí jich být ovšem podstatně více.
Jižní oceán je přirozeně bohatý na rozpuštěné křemičité částice. Tento nadbytek oxidu křemičitého umožňuje vznik extrémně hustých populací rozsivek. Kombinace jejich skleněných schránek a jejich počtu vysvětluje silný odraz světla, který satelity registrovaly už řadu let.
Co toto zjištění znamená pro klimatické modely
Protože satelity léta zdánlivě snímaly především „vápnitý plankton", mnoho výpočtů vycházelo z předpokladu vysokého obsahu anorganického vápníku ve vodě. To má přímý dopad na odhad toku uhlíku v dané oblasti.
Kokolitofory ukládají uhlík do vápnitých destiček, které pomalu klesají do hlubin. Rozsivky fungují jinak: jejich těžší křemičitá kostra dokáže transportovat uhlík do hlubokého oceánu výrazně rychleji.
| Druh planktonu | Materiál schránky | Vliv na transport uhlíku |
|---|---|---|
| Kokolitofory | Vápenec (uhličitan vápenatý) | Pomalý, kontinuální transport uhlíku do hlubin |
| Rozsivky | Křemen (oxid křemičitý) | Rychlejší a často pulzující transport uhlíku do hlubokého oceánu |
Pokud je oblast ve skutečnosti ovládána rozsivkami, ale v modelech figuruje jako doména kokolitoforů, výpočet tzv. biologické pumpy se vychýlí z rovnováhy. Modely pak mohou chybně odhadovat jak množství, tak rychlost ukládání uhlíku v oceánu.
Aby se tato chyba napravila, je nutné upravit výpočetní metody stojící za satelitními měřeními. Algoritmy, které z barvy vody odvozují přítomné částice, musí lépe rozlišovat mezi signály vápníku a křemičitanu.
Planktonové mapy je třeba překreslit
Výzkum přináší ještě jeden, přinejmenším stejně zásadní závěr: kokolitofory pronikají do výrazně chladnějších vod, než se dosud předpokládalo. V malém počtu, ale systematicky.
Vědci se domnívají, že oceánské víry fungují jako dálnice pro plankton. Unášejí vodu i organismy z mírných pásem do jižnějších zeměpisných šířek, kde se dokáží udržet v chráněných výklencích.
Zdá se, že malé mořské proudy tvoří jakési skryté biologické koridory, které posouvají druhy za jejich „oficiální" hranice rozšíření.
Tyto posuny hranic mají dalekosáhlé důsledky. Kde a jaký typ planktonu žije, určuje, jak se rozdělují živiny, kolik světla se pohlcuje a jakým způsobem se CO₂ zachycuje a odvádí do hlubokého oceánu. Relativně malá změna v planktonní skladbě se tak může projevit v celkové klimatické rovnováze.
Co nás tato „světelná záhada" učí o klimatických rizicích
Jižní oceán patří k nejvýznamnějším zásobníkům CO₂ vyprodukovaného lidskou činností. Pokud se zde změní struktura planktonu, posune se i kapacita oceánu pohlcovat skleníkové plyny.
Konkrétní příklad: teplejší voda nebo změna proudění může potlačit rozsivky a uvolnit prostor kokolitoforům, nebo naopak. Tím se nemění jen barva vody na satelitních snímcích, ale i způsob, jakým uhlík cirkuluje v celém systému.
Pro klimatology tato studie znamená, že musejí mnohem pozorněji sledovat optický „otisk prstu" jednotlivých druhů planktonu. Ne každá tyrkysová skvrna představuje stejnou směs organismů – a tedy ani stejný vliv na bilanci CO₂.
Pro laiky toto bádání pomáhá přiblížit zdánlivě abstraktní pojem „biologická pumpa". Přemnožení rozsivek si lze představit jako náhlý déšť miniaturních skleněných kapslí, které rychle strhávají uhlík ke dnu oceánu. Převaha kokolitoforů připomíná spíše neustávající mrholení vápnitých částic.
Budoucí expedice budou čím dál tím více kombinovat měření na moři, laboratorní analýzy a satelitní data. Jedině tak lze odhalit, co barvy na klimatických mapách skutečně vypovídají o fungování klimatického systému – a kde oceán skrývá další optické záhady.
