SITNI morski mikroorganizmi, modrozelene alge (Prochlorococcus), za koje se donedavno vjerovalo da su gotovo neuništivi klimatskim promjenama, mogli bi teško preživjeti ako se oceani nastave zagrijavati, pokazalo je opsežno 10-godišnje istraživanje.

Problem je u tome što je Prochlorococcus, najbrojniji fotosintetski organizam u oceanima, ključan ne samo za morski nego i za globalni ciklus ugljika i kisika.

U 75 godina pad za 50%

Studija objavljena nedavno u uglednom časopisu Nature Microbiology pokazala je da bi se populacije Prochlorococcusa tijekom sljedećih 75 godina mogle smanjiti i do 50% u tropskim oceanima ako prosječne površinske temperature mora prijeđu 27.8 °C. Mnoge tropske i suptropske morske površine već sada bilježe temperature iznad prosjeka, a predviđa se da će tijekom navedenog razdoblja redovito prelaziti 30 °C. To predstavlja opasnost za globalne ekosustave te cikluse kisika i ugljika.

Voditelj studije, poznati oceanograf François Ribalet s University of Washington, upozorio je da "u najtoplijim regijama Prochlorococcusu ne ide dobro, što znači da će biti manje ugljika i manje hrane za ostatak morskog hranidbenog lanca."

Kako su znanstvenici došli do tih brojki?

Tijekom deset godina, Ribaletov tim proveo je gotovo 100 ekspedicija po morima (slika dolje), analizirajući oko 800 milijardi stanica Prochlorococcusa. U studiji su koristili uređaj SeaFlow, automatizirani citometar koji laserom kroz vodu prati broj stanica, njihovu veličinu te brzinu diobe i to bez narušavanja prirodnih uvjeta.

Analiza prikupljenih podataka pokazala je da brzina razmnožavanja Prochlorococcusa raste s temperaturom do otprilike 28 °C, no da se iznad tog praga stanice počinju "gušiti" — njihova dioba pada, a time i njihova brojnost. U tropskim vodama, gdje se prosječna površinska temperatura oceana već sada približava 30 °C, i prema klimatskim projekcijama može uskoro premašiti 30 °C, modeli pokazuju da bi produkcija Prochlorococcusa mogla pasti od 17% do 51%, ovisno o scenariju zagrijavanja.

Zašto je to opasno?

To je opasno jer Prochlorococcus ima dvije važne uloge:

• Pretvara CO₂ u organsku tvar i oslobađa kisik putem fotosinteze, što znači da sudjeluje u globalnom ciklusu stvaranja ugljika i kisika.
• Time hrani cjelokupnu mrežu organizama u oceanima — od planktona i ribe, sve do velikih vrsta poput kitova. Kada se njegova brojnost smanji, potpora hranidbenim mrežama kolabira.

U priopćenju Prirodoslovnog muzeja u Londonu istaknuto je da bi pad produkcije Prochlorococcusa od 17-51% mogao rezultirati smanjenjem ukupnog morskog kisika za približno 3-10%.

Ribalet upozorava da takav pad ne bi mogao biti potpuno nadoknađen jer drugi fotosintetski organizmi ne mogu u potpunosti nadomjestiti ulogu tog važnog mikroorganizma.

Očekivalo se da je otporan na zatopljenje

Zanimljivo je da se Prochlorococcus razvio kroz milijune godina u uvjetima u kojima je bilo vrlo malo hranjivih tvari te u uvjetima u kojima su vladale visoke temperature. To je uspio tako što se njegov genom prilagođavao i izbacivao sve što nije nužno za njegovo preživljavanje.

Ta prilagodba osigurala mu je prednost u toplim tropskim vodama, siromašnim hranjivim tvarima. Uglavnom se smatralo da je zbog toga vrlo otporan na visoke temperature.

Međutim, pokazalo se da je njegova maksimalna tolerancija na toplinu ipak značajno manja nego što se mislilo.

Pad sposobnosti apsorpcije CO₂

Morski biolog Petar Kružić s PMF-a u Zagrebu kaže da je "modrozelena alga ključna za stabilnost klime, jer apsorbira ogromne količine CO₂, te ima značajan utjecaj na biosferu".

"Ta je vrsta vrlo osjetljiva na promjene okoliša, prvenstveno na promjenu temperature mora, promjene kiselosti, odnosno pH, raspoloživost hranjivih tvari, te intenzitet svjetlosti, iako postoje sojevi prilagođeni različitim intenzitetima sunčeve svjetlosti. Sve te promjene mogu poremetiti njihovu ravnotežu i utjecati na fotosintezu", kaže Kružić.

Ističe da sve to može dovesti do pomicanja populacija ove vrste prema drugim područjima oceana s povoljnijim uvjetima za njihov rast.

"No to bi moglo utjecati na veliki dio morskih ekosustava, jer se radi o značajnom proizvođaču kisika i hrane", dodaje.

Zagađenje – dodatni pritisak

Dodatni pritisak na ove Prochlorococcus predstavlja i zagađenje. Naime, u jednoj drugoj studiji, objavljenoj 2019. u časopisu Communications Biology utvrđeno je da spojevi isprani iz plastike mogu remetiti rast Prochlorococcusa i njegovu proizvodnju kisika.

Moguće ozbiljne posljedice i nade

Ako se populacije te bakterije smanje, mogu se očekivati lančane posljedice: smanjenje razina kisika, u moru i u atmosferi, slabija apsorpcija CO₂ u oceanima, promjene u hranidbenim mrežama te smanjenje populacija ribe i drugih organizama koji ovise o planktonu.

Autori studije nadaju se da bi neke toplinski otporne varijante Prochlorococcusa mogle opstati i ublažiti katastrofu, no one za sada nisu otkrivene u dovoljnim brojevima da bismo se mogli osloniti na njih.

Jadran još nema taj problem, ali ne za dugo

Oceanografkinja Natalija Dunić iz Instituta za oceanografiju i ribarstvo u Splitu kaže da je u umjernim morima kao što je Jadransko situacija zasad drugačija - tu su problem morski toplinski valovi.

"Oni su sve češći i uzrokuju zagrijavanje i stabilizaciju površinskog sloja mora. Time se pojačava stratifikacija i smanjuje dotok hranjivih soli iz dubljih slojeva prema površini", kaže Dunić.

"U takvim uvjetima male cijanobakterije i pikofitoplankton, mikroskopske fotosintetske stanice koje čine osnovu morskog planktona, povremeno mogu imati prednost jer im trebaju male količine hranjivih soli, a i dobro podnose stabilne i tople uvjete.

Međutim, ako se takvi uvjeti nastave i temperature dodatno porastu, i u Jadranu bi se mogao dogoditi zaokret prema fazi toplinskog stresa, s vrlo sličnim posljedicama zabilježenim u tropskim morima. Najnovije istraživanje Elene Terzić i suradnika pokazalo je da se duboki slojevi južnog Jadrana zagrijavaju pet puta brže od očekivanja - u posljednjih 15 godina temperatura se povećala za gotovo 0.8 °C, a salinitet za 0.2, što predstavlja najveći zabilježeni porast u povijesti mjerenja.", tumači splitska znanstvenica.