Um sensor baseado no espaço que pode "ver" através da névoa, nuvens e escuridão deram aos cientistas sua primeira visão contínua dos ciclos de expansão e queda que impulsionam as comunidades de plâncton polar.

O conjunto de imagens de uma década revela que os ciclos do fitoplâncton estão mais ligados à relação push-pull entre eles e seus predadores do que se pensava inicialmente. de acordo com um estudo publicado hoje na revista Nature Geoscience .

O fitoplâncton é a base da teia alimentar do oceano. Pesca comercial, mamíferos marinhos e pássaros, todos dependem das flores, disse o autor principal do estudo, Michael Behrenfeld, um especialista em plâncton marinho na Faculdade de Ciências Agrícolas da Oregon State University.

"É muito importante para nós entender o que controla esses ciclos de expansão e retração e como eles podem mudar no futuro, "Behrenfeld disse, "porque a dinâmica das comunidades de plâncton tem implicações para todos os outros organismos da rede."

O fitoplâncton também influencia o ciclo do carbono da Terra. Por meio da fotossíntese, eles absorvem uma grande quantidade de dióxido de carbono próximo à superfície do oceano. Este, por sua vez, permite que o dióxido de carbono da atmosfera vá para o oceano.

O instrumento LIDAR montado por satélite, apelidado de Nuvem-Aerosol Lidar com Polarização Ortogonal, ou CALIOP, usa um feixe de laser para mapear a superfície do oceano e a subsuperfície imediata. O CALIOP monitorou o plâncton nas águas do oceano Ártico e Antártico de 2006 a 2015.

As medições de CALIOP revelam que, à medida que o crescimento do fitoplâncton acelera, as flores são capazes de ultrapassar os organismos que as atacam. Assim que a aceleração parar, Contudo, os organismos predadores os alcançam e a floração termina.

Imagine duas bolas de borracha - uma vermelha, um verde - conectado por um elástico, Behrenfeld disse.

"Pegue a bola verde - que representa o fitoplâncton - e golpeie-a com uma raquete, "disse ele." Enquanto a bola verde acelerar, o elástico vai esticar, e a bola vermelha - que representa todas as coisas que comem ou matam o fitoplâncton - não alcançará a bola verde. Mas assim que a bola verde parar de acelerar, a tensão no elástico vai puxar aquela bola vermelha até ele, e a bola vermelha alcança. "

Esta descoberta, ele disse, vai contra a crença comum de que os florescimentos começam quando as taxas de crescimento do fitoplâncton atingem uma taxa limite, e então pare quando as taxas de crescimento caírem.

Em vez de, os florescimentos começam quando as taxas de crescimento são extremamente lentas, e então pare quando o crescimento do fitoplâncton estiver em seu máximo, mas a aceleração da floração atingiu seu pico. Só então os organismos predadores se recuperam e a floração termina.

O estudo também revela que, nas águas árticas, as mudanças de ano para ano neste constante empurrão e puxão entre predadores e presas têm sido o principal fator de mudança nos últimos 10 anos. A situação é diferente no oceano meridional ao redor da Antártica, onde as mudanças na cobertura de gelo tiveram mais influência.

"A mensagem para levar para casa, "Behrenfeld disse, "é aquele, se quisermos entender a produção dos sistemas polares como um todo, temos que nos concentrar tanto nas mudanças na cobertura de gelo quanto nas mudanças nos ecossistemas que regulam esse delicado equilíbrio entre predadores e presas. "

As capacidades do LIDAR baseado no espaço, ele disse, abre a porta para medições ainda mais detalhadas das comunidades de plâncton. Por exemplo, o instrumento CALIOP, bom como está, foi projetado para fazer medições da atmosfera e não tem a resolução necessária para capturar informações detalhadas abaixo da superfície do oceano.

Um instrumento de alta resolução, agora sendo desenvolvido na NASA, mas ainda não implantado em um satélite, poderia coletar amostras de subsuperfície em profundidades finamente espaçadas conforme o pulso de laser penetra através da coluna de água, permitindo que os cientistas vejam a estrutura vertical do florescimento do plâncton. Isso revelaria mais sobre como o plâncton está sendo influenciado pelas correntes do oceano e suas outras propriedades físicas, Behrenfeld disse.

O instrumento também pode determinar qual fração do sinal é da dispersão da luz versus a absorção da luz.

"Podemos usar as informações de espalhamento para quantificar a concentração do plâncton, e podemos usar a absorção para dizer algo sobre a fisiologia do plâncton - em outras palavras, a saúde das células, "disse Behrenfeld.

O sensor CALIOP é montado no satélite CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar e Infrared Pathfinder Satellite Observation), propriedade conjunta da NASA e da agência espacial francesa. Outras instituições participantes incluem a University of Maine, a Universidade da Califórnia e a Universidade de Princeton.