Når forskere blander sig for at finde ud af, hvordan opvarmning af havtemperaturer vil påvirke marine økosystemer over hele kloden - fra blegning af koraller til ændrede migrationsveje - er en af havets mest allestedsnærværende organismer at hjælpe forskere med at måle de ændringer, der allerede er sket. Århundreder af fossile poster og live-capture data viser, at nogle marine planktonpopulationer afspejler en klar ændring som reaktion på menneskelig industrialisering og de opvarmende oceaner, der er fulgt med det.
Forskere fandt tydelige forskelle mellem samfund af planktonisk foraminifera - små encellede væsener, der flyder i havvandene - fra før og efter starten af den industrielle æra for omkring 170 år siden, ifølge en undersøgelse, der blev offentliggjort denne uge i Nature . Forholdet mellem planktonarter i disse samfund skiftede i forhold til ændringer i havtemperatur, hvilket indikerer, at havopvarmning dybt har ændret disse populationer og deres bredere marine økosystemer.
Mens ideen om, at klimaændringer påvirker havets liv, ikke er ny, indeholder planktonundersøgelsen et usædvanligt komplet datasæt, der spænder over kloden og skærer dybt ned i tidligere århundreder for at bekræfte menneskehedens indflydelse på verdenshavene.
Planktonic foraminifera giver en omfattende fossilrekord, fordi deres hårde kalsitskaller er godt bevaret i sedimentlag i bunden af havet, siger hovedforfatter Lukas Jonkers, en paleontologisk oceanograf ved University of Bremen i Tyskland. Organismerne indeholder også farvande over hele verden. Selvom det er sjældent i overfladen, er planktoniske foraminifera rigelige på større dybder, og nogle steder tæpper de hele skår af havbunden, siger Jonkers.
Gendannelse af en sedimentfælde om bord på forskningsskibet Meteor i det tropiske Nordatlanterhav. Sådanne sedimentfælder giver information om moderne planktoniske foraminifera-artssamfund, som viste sig at være systematisk forskellig fra præindustrielle samfund end sedimenter. (Christiane Schmidt) ”Vi kan virkelig sammenligne fordelingen af arten i den moderne [æra] med fortiden, ” siger Jonkers. ”Der er ikke så mange dyreplanktongrupper, hvor fossile poster er så godt bevaret. Faktisk tror jeg ikke, at der er nogen. ”
For at forstå tilstanden i disse samfund inden den industrielle æra startede analyserede Jonkers og hans team mere end 3.700 tidligere indsamlede prøver fra sedimentlag på bunden af havet. Baseret på hvor hurtigt sediment akkumuleres og blandes på havbunden, estimerede forskere, at det øverste lag af sedimentkerner - dybest set “cylindere af mudder” trukket op fra bunden af havet - ville indeholde fossiler, der er par hundrede år gamle, siger Jonkers, forud for den industrielle revolution.
Holdet sammenlignede derefter disse præindustrielle prøver med nyere data indsamlet ved hjælp af sedimentfælder, som er tragte fortøjet til havbunden, der griber fat i alt, der falder ned fra havets øverste lag (inklusive planktonet, der driver gennem vandet). Ved hjælp af oplysninger indsamlet fra 1978 til 2013 opdagede forskere, at planktoniske foraminifera-samfund ændrede sig markant i tidsperioden mellem deponering af havbundenfossiler og organismer fanget i sedimentfælder.
Skiftet, målt ved at sammenligne de relative forekomster af snesevis af planktonarter i prøverne, ser ikke ud til at være tilfældig. Mængden af ændring i planktonsamfundene korrelerede med graden af dokumenteret temperaturændring i de omkringliggende farvande. Retningen for at skifte samfund var også stort set oprettet med mønstre af havtemperaturændring, som forfatterne fandt, da de matchede havbundenfossiler med deres nærmeste analoger i moderne samfund.
Med dataene, der viser et match i både graden og ændringsretningen, siger Jonkers, at han er overbevist om, at temperatur er drivkraften for skiftene i planktoniske foraminifera-populationer.
”Jeg forventede at se en forskel og en effekt af global ændring, ” siger Jonkers. ”Men jeg havde ikke forventet, at signalet ville være så klart.”
Den nye undersøgelse gentager på verdensplan, hvad andre forskere har fundet i specifikke områder, siger David Field, havforsker ved Hawaii Pacific University, som har forsket på planktonic foraminifera, men ikke var involveret i denne undersøgelse. Mens forskere endnu ikke har afsløret fuldstændigt, hvorfor nøjagtigt planktonsamfund ændrer sig, peger beviserne fra denne undersøgelse og andre tydeligt på opvarmning af havet som den sandsynlige årsag, enten som en direkte indflydelse eller som en indirekte driver af andre aspekter af det undervandsmiljø. siger.
Sammenligning af sedimentfældeprøver med havbundenfossiler er muligvis ikke en perfekt analogi - forskelle i konservering kan være en mulig indflydelse på dataene - men Field siger, at forfatterens beviser giver overbevisende støtte til den store indflydelse af havopvarmning på marine arter.
”Dette indikerer, at opvarmning begyndte at have en indvirkning på marine økosystemer for længe siden, selv før vi holdt gode poster på det, ” siger Field. ”Vi kan forvente meget mere påvirkning af opvarmning af havet på økosystemer i fremtiden. Ocean vil fortsætte med at ændre sig på måder, vi ikke har set før. ”
Planktonic foraminifera er muligvis ikke så majestætisk som hvaler eller søstjerner, men bredden af deres fossile rekord giver en nyttig basislinje til at bekræfte en bredere tendens til at livet i havet ændrer sig som respons på menneskelig aktivitet. Skift i planktonsamfund er en indikator for det ”større billede” for marine økosystemer, da havets temperatur fortsætter med at stige i stigende hastighed, siger Jonkers.
”Spørgsmålet er, hvad der sker med klimaforandringer, der skrider frem?” Siger Jonkers. ”Selv i en grad [af temperaturændring] ser vi allerede store ændringer i planktonic foraminifera, og sandsynligvis også i andre marine biota. Det betyder, at alle disse arter er nødt til at tilpasse sig, og i øjeblikket ved vi ikke, om de kan, eller om de kan gøre det hurtigt nok. ”
