NASA, fitoplankton türlerini uzaydan tespit etmek istiyor. İşte nedeni

Küçükler ama güçlüler. Soluduğumuz oksijeni üretmekten, saldığımız karbonu emmeye ve yediğimiz balıkları beslemeye kadar, küçük fitoplankton okyanus ekosistemlerinin çok önemli bir parçasıdır ve Dünya’da bildiğimiz şekliyle yaşam için gereklidir. Bize bu olağanüstü su organizmaları hakkında yeni bir görüş sunmak için NASA, 2024’ün başlarında bir uydu fırlatıyor.

PACE (Plankton, Aerosol, Bulut ve okyanus Ekosisteminin kısaltması) uydusundaki aygıtlar okyanusa bakacak ve ondan yansıyan ışığın renkleri hakkında veri toplayarak bize farklı fitoplankton türlerinin nerede geliştiğini söyleyecek.

PACE üzerindeki Ocean Color Instrument, 100’den fazla farklı dalga boyunu gözlemleyebilecek ve bunu küresel ölçekte her gün yapan ilk bilimsel uydu olacak. Bu “hiperspektral” alet, uzaydan ilk kez fitoplanktonun türlere göre tanımlanmasını mümkün kılacaktır.

Fitoplankton ve fotosentez

Fitoplankton, okyanusun ve diğer su kütlelerinin yüzeyinde yüzen küçük organizmalardır. Karada yaşayan bitkiler gibi, fitoplankton da güneş ışığını ve karbondioksiti emmek ve oksijen ve karbon dolu şekerler olan karbonhidratları üretmek için fotosentez kullanır. Bu şekerler, fitoplanktonu okyanus besin ağının merkezi yapar: Daha büyük balıklar ve deniz memelileri tarafından yenen zooplanktondan kabuklu deniz hayvanlarına ve fin balıklarına kadar daha büyük hayvanları beslerler. Bu şekerlerin güneş ışığından oluşturulmasına birincil üretim denir.

Fitoplankton, dünyadaki fotosentez yapabilen toplam biyokütlenin %1’inden azını oluştursa da, küresel birincil üretimin yaklaşık %45’ini sağlar. Fitoplankton olmadan, çoğu okyanus besin ağı çöker, bu da hem deniz yaşamı hem de yemek için balığa güvenen insanlar için yıkıcı olur.

Minik organizmalar besinlerden daha fazlasını sağlar. Fotosentez yoluyla fitoplankton, okyanusa ve atmosfere salınan oksijeni oluşturur. Aslında, 3 milyar yıldan uzun bir süre önce -kara bitkileri ve ağaçlardan iki milyar yıldan daha uzun bir süre önce- fotosentez yapmaya başladıklarından beri, fitoplanktonlar Dünya’da üretilen tüm oksijenin yaklaşık %50’sini oluşturmuştur.

Fotosentez, atmosferdeki karbondioksiti emdikleri için onlara küresel karbon döngüsünde de önemli bir rol verir. Fitoplanktonun bu karbonla ne yaptığı türe bağlıdır.

NASA’nın Greenbelt, Maryland’deki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’ndeki Okyanus Ekoloji Laboratuvarı’nda biyolojik bir oşinograf olan Ivona Cetinić, “Karadaki bitkiler gibi, fitoplanktonlar da oldukça çeşitlidir” dedi. Bu çeşitli türlerin her birinin, Dünya’nın karbon sistemlerinde farklı işler üstlenmelerine izin veren farklı özelliklere sahip olduğunu söyledi.

Emiliana huxleyi gibi fitoplanktonlar, karbonu kabuğa benzer dış kaplamalarına dahil eder. Kabuklar öldüklerinde batar ve karbonu okyanusun derinliklerinde tutar. Diğer fitoplankton türleri, yalnızca belirli bir büyüklükteki fitoplanktonları yiyen istiridye gibi seçici yiyiciler için belirli bir nişe uygundur. Yine diğer fitoplankton türleri, fotosentez yoluyla karbonu yakalayabilir ve daha sonra organizmalar ayrışana kadar okyanus yüzeyinde kalır ve karbonu karbondioksit olarak atmosfere geri salar.

Cetinić, “PACE’nin bize okyanus fitoplankton çeşitliliği hakkında bir fikir verdiğinde, şimdi ve gelecekte okyanuslardaki küresel karbon akışı hakkında bize çok daha fazla şey anlatabileceğini umuyorum” dedi.

Soğukta fitoplankton

Daha yüksek enlemlerdeki daha soğuk sularda bile, fitoplankton okyanus yaşamı için çok önemlidir. Kutup bölgelerinde, fitoplankton çiçek açar – organizmalar uzaydan görülebilen çok sayıda büyüdüğünde ve çoğaldığında – deniz buzu erime döngüsünü takip edebilir.

Deniz buzu örtüsü azaldığında, güneş ışığı okyanusun yüzeyine ve üzerinde yüzen fitoplanktonlara ulaşabilir ve uzun bir süre örtüldükten sonra fotosentez yapmalarını ve gelişmelerini sağlar. Bu, diğer türler için yakıt üretir. İstiridye ve krilden mors ve balinalara kadar kutup türleri, besin kaynakları için bu zamanında açan çiçeklere güvenir.

NASA Goddard’da biyolojik bir oşinograf olan Aimee Neeley, “Çiçeklerin zamanlamasındaki bir değişiklik, tüm ekosistemi etkiler” dedi.

Isınan bir iklimde deniz buzu geri çekilmesinin zamanlaması ve kapsamı değiştikçe, PACE çiçek açma zamanlarındaki değişiklikleri takip edebilecek ve ekosistem üzerindeki daha geniş etkilere ilişkin içgörüler sunabilecektir.

Zararlı fitoplanktonun belirlenmesi

Tüm fitoplanktonlar ekosistemler için faydalı değildir. Bazı türler, insanlar veya diğer deniz türleri için tehlikeli olan toksinler üretebilir. Bu zararlı alg patlamaları, kıyılar, göller ve nehirler yakınındaki insanlar için olduğu kadar ekosistemleri de bozabilir. Örneğin siyanobakteri patlamaları, ürettikleri toksinlerle içme suyu ve eğlence amaçlı su kullanımını bozabilir.

Bilim adamları, bu çiçeklenmeleri ve bunlara neden olan koşulları izlemek ve izlemek için bazı uydu verilerini kullanıyorlar. PACE, bu türlerin ve koşulların deşifre edilmesini kolaylaştırmalı ve insanların etkileri hafifletmek ve gelecekteki çiçeklenmeleri önlemek için yollar geliştirmesine olanak sağlamalıdır.

Bridget, “Fitoplanktonların tümü zararlı alg çoğalmaları yaratmaz, bu nedenle uydu verilerini zararlıları zararsız olanlardan daha iyi ayırmak için kullanabilirsek, bu, bir bölgedeki fitoplankton topluluklarını anlamaya çalışan su yöneticileri ve bilim adamları için yararlı olacaktır” dedi. Seegers, NASA Goddard’da bir deniz bilimci.

PACE, fitoplanktonları uzaydan görmemize izin veren ilk uydu olmayacak. Görev, 1990’lardan beri fitoplankton hakkında veri toplayan Terra, Aqua, Landsat ve SeaWiFS (Deniz Görüntüleme Geniş Görüş Alanı Sensörü) gibi görevlerin halefidir. NASA Goddard’da bir araya getirilen ve mühendisler tarafından yönetilen PACE, tüm gezegende her gün fitoplanktonları ayırt etme ve izleme yeteneğimizi önemli ölçüde artıracak.

Neeley, “Okyanus Renk Enstrümanının hiperspektral doğasının, fitoplankton türlerini birbirinden ve fitoplankton olmayan parçacıklardan daha iyi ayırmamızı sağlayacağını umuyoruz” dedi. “Bana göre araştırma fırsatları sonsuz olacak.”