Do walki ze zmianami klimatu wykorzystali... mikroskopijne odchody

Oceany stanowią jeden z najważniejszych rezerwuarów węgla na Ziemi - znajduje się w nich około 50 razy więcej tego pierwiastka niż w atmosferze. System usuwania węgla z atmosfery, wiązania i składowania nazywamy pompą biologiczną. W jego skład wchodzi wiele procesów fizycznych, chemicznych i biologicznych. Badacze z Kolegium Dartmoutha w stanie New Hampshire opracowali sposób na przyspieszenie i zwiększenie efektywności tego systemu.

Punktem wyjściowym do analizy były masowe zakwity glonów. Chociaż uciążliwe dla rybaków i turystów, pełnią one ważną funkcję - co roku mogą usuwać około 150 miliardów ton dwutlenku węgla z atmosfery, przekształcając go w materię organiczną. Takie związanie węgla nie trwa jednak długo - w momencie obumarcia zakwitu, cząsteczki stają się pożywieniem morskich bakterii, których procesy metaboliczne uwalniają większość wychwyconego węgla z powrotem do atmosfery.

Aby spróbować "uwięzić" pierwiastek na nowo, badacze rozpylili na powierzchni wody drobny pył gliniasty. Została ona pobrana z atlantyckiej Zatoki Maine, z okresu tuż przed rozpoczęciem obumierania glonów. Jak zauważyli, pył przyczepiał się do uwolnionych cząstek węgla, zanim ten uciekł do atmosfery, tworząc niewielkie kłaczki. Te lepkie granulki stawały się pożywieniem zooplanktonu, czyli mikroskopijnych żyjątek zamieszkujących toń wody.

- Zwykle tylko niewielka część węgla wychwyconego na powierzchni trafia do głębokiego oceanu w celu jego długoterminowej sekwestracji - tłumaczył Mukul Sharma, współautor analizy opublikowanej na łamach "Scientific Reports".

W eksperymentach przeprowadzonych przez zespół pył gliniasty wychwycił aż 50 procent węgla uwalnianego przez martwe glony, zanim zdążył on unieść się w powietrze. Część węgla opadała w postaci "morskiego śniegu" - materii organicznej odżywiającej głębiny - szybciej niż kłaczki bez gliny. Jednocześnie populacje bakterii, które inicjują uwalnianie węgla z powrotem do atmosfery, gwałtownie spadły w wodzie morskiej traktowanej gliną.

- Tworzymy morski śnieg, który może transportować węgiel z dużo większą prędkością dzięki wykorzystaniu minerałów ilastych - przekazał Sharma.

Zooplankton dodatkowo przyspiesza ten proces dzięki swojemu apetytowi i codziennej wędrówce znanej jako dobowa migracja pionowa. Pod osłoną ciemności mikroskopijne żyjątka wznoszą się z głębin, aby żerować w bogatej w składniki odżywcze wodzie przy powierzchni. Po świcie wracają na głębsze wody, gdzie odkładają kłaczki w postaci odchodów.

Ten proces nosi nazwę aktywnego transportu i jest ważnym elementem pompy biologicznej oceanu. Skraca on o kilka dni czas potrzebny na dotarcie węgla na niższe głębokości w stosunku do samodzielnie opadających kłaczków.

Zespół planuje przetestować metodę w terenie, rozpylając glinę na zakwity fitoplanktonu u wybrzeży południowej Kalifornii za pomocą samolotu do opylania upraw. Badacze chcą sprawdzić skuteczność technologii za pomocą czujników umieszczonych na różnych głębokościach. Jak wyjaśnili, zależy im na zaobserwowaniu, w którym punkcie oceanu zooplankton najefektywniej usuwa węgiel.

- Bardzo ważne jest, aby znaleźć odpowiednie warunki oceanograficzne do wykonania tej pracy. Nie można bezmyślnie rozrzucać wszędzie gliny - powiedział Sharma. - Musimy najpierw przetestować wydajność procesu na różnych głębokościach, a następnie będziemy mogli wybrać najlepsze miejsca do zainicjowania procesu - dodał naukowiec.