Hunga Tonga: pyły wulkaniczne to dla fitoplanktonu manna z nieba
O styczniowej erupcji wulkanu Hunga Tonga pisaliśmy w pulsarze kilka razy, ale głównie w kontekście geofizycznym. Jeden z najnowszych artykułów na ten temat, choć wydany w „Geophysical Research Letters”, dotyczy jednak hydrobiologii.
Morskie glony planktonowe (fitoplankton) odpowiadają za połowę światowej fotosyntezy. Tak duży udział wynika z powierzchni, jaką zajmują wody, a nie z wysokiej produktywności tej biocenozy: otwarty ocean – a wbrew intuicji zwłaszcza jego cieplejsze regiony – określa się wręcz jako pustynię. Nie brakuje dwutlenku węgla, energii słonecznej i oczywiście wody. Brakuje jednak pierwiastków biogennych – azotu, fosforu, żelaza itp. Większa produkcja pierwotna glonów, czasem przybierając formę zakwitów, ma miejsce głównie w pobliżu lądu, gdzie rzeki przynoszą biogeny. Mogą one pochodzić też z głębin oceanu, skąd wynoszone przez prądy wznoszące.
Podwyższone ich stężenie – zwłaszcza żelaza – zauważono jakiś czas temu w rejonie Hunga Tonga. Najwyraźniej więc były uwalniane z kominów hydrotermalnych, które pozostały po erupcji z 2015 r. Przyzwyczajeni do badania aktywności pacyficznych wulkanów badacze z Uniwersytetu Hawajskiego od razu przystąpili do analiz zdjęć satelitarnych miejsca wybuchu ze stycznia 2022 r. Takie zdjęcia od dziesiątek lat służą do szacowania intensywności fotosyntezy i obfitości fitoplanktonu – kamery satelitów są wyposażane w specjalne czujniki barw odpowiadających odmianom chlorofilu i innych barwników fotosyntetycznych. Szczególnie powszechny jest pomiar chlorofilu a, gdyż ta odmiana jest obecna u sinic i ich potomków tworzących chloroplasty wszystkich fotosyntetyzujących eukariontów.
Czytajcie także: „Hunga Tonga oddaje życie dla nauki”, „Wulkan z Tonga zmarszczył ziemską atmosferę”.
Okazało się, że choć sam wybuch był niszczycielski dla dużej części wyspy Hunga Tonga, a tsunami wpłynęło nawet na odległe wybrzeża, to dla fitoplanktonu tego regionu stał się zbawienny. W ciągu kilku dni stężenie chlorofilu a w wodzie wzrosło z poziomu 0,11 mg/m3 do 1,1 mg/m3. Dla wód zalewów czy nawet otwartych wód przybrzeżnych Bałtyku takie stężenie chlorofilu to wciąż poziom bardzo dobrego stanu ekologicznego, ale dla otwartego oceanu to rzadko notowane wartości. Dokładne tempo wzrostu nie jest znane, bo nikt nie monitoruje każdego zakątka oceanu ciągle, ale maksymalne stężenie stwierdzono na zdjęciach z 16 stycznia, a więc mniej niż dwa dni po wybuchu.
Zakwit (tu zdefiniowany jako obszar o stężeniu chlorofilu a powyżej 0,2 mg/m3) osiągnął powierzchnię 60 926 km2. Według analiz dopływ ciepłej wody (w rejonie kaldery jej temperatura podniosła się o 3 st. C) i substancji odżywczych ze szczelin powstałych w czasie wybuchu, nie mógł wpłynąć na taki obszar. Zatem źródło biogenów – tak jak w przypadku mitycznej manny – musiało spaść z nieba, wraz z chmurą popiołu wulkanicznego.
Sam zakwit nie trwał długo – już na kolejnym zdjęciu, z 18 stycznia, jego obszar nieco się zmniejszył, a 28 stycznia obejmował już tylko 12 053 km2. Wtedy też średnie stężenie chlorofilu a w regionie spadło do poziomu poniżej 0,2 mg/m3, uznawanego za normalny dla tego akwenu w styczniu. Prawdopodobnie pierwszym pierwiastkiem, którego zapasy się wyczerpały, był fosfor. Część obumierających glonów opadła na dno, zabierając ze sobą ten pierwiastek oraz azot, żelazo i zasymilowany węgiel. Zapewne pozostaną one na dnie do czasu kolejnej erupcji.
Niestety, analiza oparta jedynie na chlorofilu a nie pozwala na stwierdzenie, które gatunki fitoplanktonowe najbardziej skorzystały na wybuchu.