Phytoplankton ist für unsere Augen unsichtbar, aber für das Gleichgewicht im Meer unerlässlich. Es versorgt uns auch mit einem Großteil des Sauerstoffs, den wir atmen. Doch die globale Erwärmung führt zu einem Rückgang der Gesamtmasse dieser mikroskopisch kleinen Algen. Dies könnte zu einer CO-Reduzierung führen2 werden von den Meeren und Ozeanen abgesondert und stören die Nahrungskette in der Meeresumwelt erheblich.
Atme tief durch. Ob Sie zu Hause, in öffentlichen Verkehrsmitteln oder in einem öffentlichen Garten im Herzen Frankreichs sind, es spielt keine Rolle: Mindestens 45 % des Sauerstoffs, den Sie einatmen, stammt aus marinem Phytoplankton. Dasselbe Phytoplankton befindet sich auch an der Basis der Nahrungskette der Meeres- und Ozeanökosysteme und beeinflusst die Art der Fische, die Sie verzehren. Wie Sie sicher verstanden haben, ist Phytoplankton für das bloße Auge oft unsichtbar, aber für unser Leben lebenswichtig. Doch auch diese Mikroalgengruppe bleibt vom Klimawandel nicht verschont.
Der Klimawandel beeinflusst neben dem menschlichen Druck auch die Funktionsweise der Ozeane und beeinträchtigt die Artenvielfalt, insbesondere die des Phytoplanktons. Auch der Temperaturanstieg, die Veränderung der Chemie der Ozeane oder der Strömungen werden einen erheblichen Einfluss auf die Verteilung des marinen Phytoplanktons in den Ozeanen, aber auch auf seine Zusammensetzung und seine Entwicklung haben.
Warum Phytoplankton für unser Leben lebenswichtig ist
Wie ist das möglich? Um dies zu verstehen, kehren wir zur Rolle des Phytoplanktons in Meeresökosystemen zurück. Phytoplankton ist also eine Gruppe einzelliger Mikroalgen (meist mit bloßem Auge unsichtbar), die hinsichtlich ihrer Größe, ihrer Form oder den Funktionen, die sie in marinen Ökosystemen ausüben, sehr vielfältig sind. Wie Landpflanzen fängt es dank seiner Pigmente Sonnenenergie ein und wandelt sie in chemische Energie zur Umwandlung von CO um2 Sie erzeugen über das Phänomen der Photosynthese atmosphärische Biomasse und produzieren Disauerstoff. Mit fast 100 Millionen Tonnen Kohlendioxid pro Tag stellt es ein wichtiges Bindeglied zur Reduzierung von Treibhausgasen und zur Regulierung des Klimas dar.
Darüber hinaus stellt Phytoplankton die Nahrungsgrundlage in den Ozeanen dar und unterstützt somit direkt die oberen trophischen Ebenen der Nahrungskette wie Zooplankton, filtrierende Weichtiere, Fische wie Sardinen und indirekt alle Verbraucher. dieser Organismen, einschließlich des Menschen.
(CytoSense), Zur Verfügung gestellt vom Autor
Nährstoffe für Phytoplankton werden immer schwieriger zu finden
Und was ist mit dem Klimawandel bei all dem? Vor allem aufgrund des Anstiegs der Treibhausgase hat es seit Beginn des 20. Jahrhunderts (von 1850–1900 bis 2011–2020) zu einem Anstieg der atmosphärischen und ozeanischen Temperaturen um +0,88 °C geführt, und Modelle sagen voraus, dass dieser Anstieg anhält. bis 2100 je nach Szenario zwischen +0,86 und +2,89 °C.
Der Anstieg der Wassertemperatur hat Auswirkungen auf viele andere physikalisch-chemische Phänomene wie die Veränderung der Wassermassen (Schichtung), Veränderungen der Strömungen oder sogar der globalen Ozeanzirkulation, den Anstieg des Wasserspiegels des Meeres, die Versauerung der Ozeane, die Veränderung der Wassertemperatur Niederschläge und terrigene Einträge (Flüsse, Abflusswasser) sowie die Zunahme von Extremereignissen (Hitzewellen, Hurrikane/Taifune, sintflutartige Regenfälle).
Für Phytoplankton würde dies dazu führen, dass es schwieriger wird, auf die Nährstoffe zuzugreifen, die es für sein Wachstum benötigt, und kleinere Zellen begünstigen, die unter diesen Bedingungen konkurrenzfähiger sind. Diese kleinen Phytoplanktonzellen können dann für das Ökosystem weniger produktiv sein. Andererseits erhöht der Temperaturanstieg die Raubaktivität des Zooplanktons auf das Phytoplankton, was den Rückgang größerer Zellen verstärkt, die hauptsächlich gefressen werden.
Insgesamt könnte dies daher Auswirkungen auf alle marinen Nahrungsnetze mit vorhersehbaren Auswirkungen auf die Fischerei und kommerzielle Meeresarten haben.
Wie kann man dieses für das bloße Auge unsichtbare Phytoplankton untersuchen?
Um diese globalen Auswirkungen, die sich in einer Kaskade abzeichnen, zu bewerten, müssen wir – kein Geheimnis – versuchen, die Art und Weise, wie sich die globale Erwärmung auf das Phytoplankton auswirkt, genau zu überwachen. Allerdings ist die Entdeckung der Bedeutung des Phytoplanktons in der Wissenschaftsgeschichte relativ neu und seitdem haben sich die Methoden zur Untersuchung dieser für das bloße Auge unsichtbaren Organismen erheblich weiterentwickelt.
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Die Notwendigkeit, mehr Daten zu erfassen, hat tatsächlich zu einer Zunahme von Kampagnen und Beobachtungen geführt, mit dem Wunsch, Beobachtungsmethoden und -ansätze anzupassen, indem sie schneller und robuster gemacht werden, sowohl während der Messung als auch während einer nachträglichen Analyse. Hierzu wurden automatisierte Phytoplankton-Analysemethoden eingeführt, um dieses gesamte Kompartiment möglichst regelmäßig analysieren zu können.
Diese Instrumente basieren insbesondere auf optischen Messungen auf Basis der Fluoreszenz von Mikroalgenpigmenten (mono- und multispektrale Fluorimeter), der Bildgebung (automatischer Imager ähnlich dem Lichtmikroskop) und der Messung zellulärer optischer Parameter (Durchflusszytometrie). Die eigentliche Stärke dieser Methoden besteht darin, dass sie ohne großen menschlichen Eingriff mehrere Tage oder sogar Wochen lang eingesetzt werden können und somit die Erfassung von Daten mit einer Auflösung ermöglichen, die an Bord eines Forschungsschiffs, einer Boje oder eines Messschiffs noch nie zuvor erreicht wurde. Routine.
Parallel und komplementär kann die Vielfalt des Phytoplanktons auch mit molekularbiologischen Werkzeugen und neuen DNA-Sequenzierungstechnologien nahezu umfassend untersucht werden. Mit diesen Methoden hat das Labor für Ozeanologie und Geowissenschaften in Wimereux (Pas-de-Calais) eine Fülle von Daten zum Phytoplankton im Ärmelkanal und insbesondere in der Straße von Pas-de-Calais gesammelt (DYPHYRAD-Kampagnen).
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Die Analyse dieser seit mehr als zehn Jahren jede Woche gesammelten Daten hat es uns ermöglicht, lokale Veränderungen, insbesondere in Küstenökosystemen, aufzuzeigen. Dies gilt insbesondere für die Meerwassertemperatur, die in den letzten zehn Jahren mit zunehmender Erwärmung der küstennahen Gewässer von +0,9 auf +1,2 °C angestiegen ist. Auch Veränderungen der Konzentrationen von Nährsalzen (Nitrit, Nitrat, Phosphat, Silikat), die für das Wachstum und die Entwicklung von Phytoplankton notwendig sind, wurden hervorgehoben.
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In der Landwirtschaft wurden viele Jahre lang Stickstoffdünger zur Düngung von Böden eingesetzt, was bei übermäßiger Einleitung in Gewässer zu erheblichen, zum Teil giftigen Algenvermehrungen und einer Verschlechterung der Qualität führte. Wasser. Allerdings sind in unserem Untersuchungsgebiet die Konzentrationen von Nitriten und Nitraten, die mit dem Einsatz landwirtschaftlicher Düngemittel in Zusammenhang gebracht werden können, in Küstennähe in jüngster Zeit tendenziell zurückgegangen, während sie vor etwa zehn Jahren noch überhöht waren. ‘Jahre. Im Gegensatz dazu ist bei Phosphaten, vor allem aus Abwasserabflüssen, in den letzten zehn Jahren ein steigender Trend zu verzeichnen. Silikate wiederum scheinen vor der Küste stärker zuzunehmen, was hauptsächlich auf die Gesteinsverwitterung zurückzuführen ist. Insbesondere bei Kieselalgen (einer Art Phytoplankton) spielt Kieselsäure jedoch eine Schlüsselrolle bei der Bildung ihrer Zellwände.
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Eine Abnahme der Gesamtmasse des Phytoplanktons
All diese Umweltveränderungen scheinen das marine Phytoplankton beeinflusst zu haben, was zu einer Verringerung seiner Gesamtmasse, aber einem Anstieg der Anzahl der vorhandenen Phytoplanktonzellen (gezählt durch automatisierte Durchflusszytometrie) geführt hat.
Dies ist hauptsächlich auf das Wachstum sehr kleiner Phytoplanktonzellen zurückzuführen, die selbst mit einem herkömmlichen Mikroskop unsichtbar sind (Cyanobakterien und Picophytoplankton mit einem Durchmesser von weniger als 3 µm), während größere Zellen (insbesondere Mikrophytoplankton, > 10 µm) tendenziell abnehmen, insbesondere in Küstennähe . Diese Größenveränderung innerhalb von Phytoplanktongemeinschaften wurde zuvor bei erhöhter Temperatur oder nährstoffarmen Umweltbedingungen beobachtet, wo diese kleinen Zellen im Allgemeinen konkurrenzfähiger sind.
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Obwohl sie zahlreicher sind, unterstützen diese kleineren Phytoplanktonzellen die Produktivität mariner Nahrungsnetze tendenziell weniger gut. Eine Verringerung der Gesamtmasse des Phytoplanktons um 16 % könnte somit zu einer Verringerung der Fischmasse um 38 % führen, mit potenziellen Folgen für die Fischbestände und die Fischereierträge. Darüber hinaus hätten diese kleineren Zellen im Vergleich zu größeren Zellen auch eine geringere Fähigkeit, organischen Kohlenstoff zu binden.
Darüber hinaus wären wir nicht immun gegen ein Ungleichgewicht, das das Auftreten nicht heimischer Arten und/oder Arten, die schädliche Mikroalgenblüten (Harmful Algal Blooms-HABs) für Tiergemeinschaften und/oder Menschen bilden, erhöhen könnte.
Dieser Artikel wird im Rahmen des Science Festivals (das vom 4. bis 14. Oktober 2024 stattfindet) veröffentlicht, dessen Partner The Conversation France ist. Diese neue Ausgabe konzentriert sich auf das Thema „Ozean des Wissens“. Finden Sie alle Veranstaltungen in Ihrer Region auf der Website Fetedelascience.fr.
