Η Μαύρη Θάλασσα αλλάζει χρώμα και γίνεται... τιρκουάζ - Το φαινόμενο που παρατήρησε η NASA
Η Μαύρη Θάλασσα ακολουθεί συνήθως έναν καλά τεκμηριωμένο εποχικό κύκλο
Snapshot
- Κάθε άνοιξη, η Μαύρη Θάλασσα αλλάζει χρώμα λόγω της άνθησης κοκκολιθοφόρων, μικροσκοπικών φύκων με πλάκες ανθρακικού ασβεστίου που διαχέουν το φως σε τιρκουάζ αποχρώσεις.
- Το 2022 και το 2023, οισεις κοκκολιθοφόρων στη βορειοανατοική Μαύρη Θάλασσα διήρκεσαν ασυνήθιστα πολύ, παρατείνοντας τον εποχικό κύκλο κατά περίπου δύο μήνες λόγω ήπιων ανέμων και αλλαγών στη χημεία των θρεπτικών στοιχείων.
- Οι παρατεταμένες ανθίσεις ευνόησαν την «αντλία ανθρακικών», μέσω της οποίας τα κοκκολιθοφόρα δεσμεύουν και αποθηκεύουν άνθρακα στον ωκεανό, αλλά ταυτόχρονα απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα στα επιφανειακά νερά, επηρεάζοντας την απορρόφηση CO₂ από την ατμόσφαιρα.
- Η Μαύρη Θάλασσα αποτελεί σημαντικό εργαστήριο για τη μελέτη του κύκλου του άνθρακα και των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής στις θαλάσσιες βιολογικές διεργασίες, με τις πρόσφατες ανωμαλίες να συνδέονται με μεταβολές στις μετεωρολογικές συνθήκες.
- Η μελέτη υπογραμμίζει την ανάγκη για μακροχρόνια παρακολούθηση, καθώς οι τυχαίες καιρικές συνθήκες μπορεί να επηρεάσουν την εκτίμηση των μακροπρόθεσμων τάσεων στην άνθιση των κοκκολιθοφόρων και τη λειτουργία της βιολογικής αντλίας άνθρακα.
Κάθε άνοιξη, η Μαύρη Θάλασσα αλλάζει χρώμα, από βαθύ λουλακί σε ένα γαλακτώδες, στροβιλιζόμενο τιρκουάζ. Το φαινόμενο οφείλεται στα κοκκολιθοφόρα, μικροσκοπικά μονοκύτταρα φύκη που καλύπτονται από μικροσκοπικές πλάκες ανθρακικού ασβεστίου. Οι πλάκες αυτές διαχέουν το ηλιακό φως με τρόπο που χρωματίζει ολόκληρες εκτάσεις της θάλασσας σε γαλαζοπράσινες αποχρώσεις.
Στις 22 Ιουνίου 2026, ο δορυφόρος PACE της NASA κατέγραψε τη Μαύρη Θάλασσα στο αποκορύφωμα της άνθησης, με τα νερά της να φωτίζονται από το όργανο OCI (Ocean Color Instrument). Μια ξεχωριστή φωτογραφία, που τραβήχτηκε στις 27 Μαΐου από αστροναύτη του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού, κατέγραψε το ίδιο φαινόμενο να εκτείνεται στον Βόσπορο, στην Κωνσταντινούπολη, με τιρκουάζ λωρίδες να ακολουθούν τα θαλάσσια ρεύματα και στις δύο πλευρές του στενού που συνδέει τη Μαύρη Θάλασσα με τη Θάλασσα του Μαρμαρά.
Αυτό που κάνει αυτές τις εικόνες κάτι περισσότερο από εντυπωσιακές είναι ένα βιολογικό και χημικό ερώτημα που οι επιστήμονες μελετούν εδώ και δεκαετίες: τι καθορίζει πότε ξεκινούν αυτές οι ανθίσεις, πόσο μεγάλες γίνονται και πότε ολοκληρώνονται; Μελέτη που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Diversity από ερευνητές του Ινστιτούτου Ωκεανολογίας Shirshov διαπίστωσε ότι το 2022 και το 2023 οι ανθίσεις κοκκολιθοφόρων στη βορειοανατολική Μαύρη Θάλασσα διήρκεσαν πολύ περισσότερο από το συνηθισμένο, παραμένοντας ενεργές έως και τον Ιούλιο, αντί να εξασθενούν στα μέσα Ιουνίου, όπως συμβαίνει συνήθως.
Οι ερευνητές εντόπισαν έναν συγκεκριμένο συνδυασμό ανεμολογικών συνθηκών, θερμοκρασιακής δομής των υδάτων και ανισορροπίας στα θρεπτικά στοιχεία, ο οποίος διατήρησε τις ανθίσεις καθ' όλη τη διάρκεια του καλοκαιριού και καθυστέρησε την επόμενη φάση του εποχικού κύκλου κατά περίπου δύο μήνες.
Ήπιοι άνεμοι και ασυνήθιστη χημεία παρέτειναν την άνθηση έως το καλοκαίρι
Η Μαύρη Θάλασσα ακολουθεί συνήθως έναν καλά τεκμηριωμένο εποχικό κύκλο. Στα τέλη της άνοιξης, τα κοκκολιθοφόρα κυριαρχούν στην επιφάνεια. Στις αρχές του καλοκαιριού, όμως, τα επίπεδα αζώτου μειώνονται, το νερό γίνεται λιγότερο σταθερό και τη θέση τους παίρνουν τα διάτομα, μια διαφορετική κατηγορία μικροσκοπικών φυκών με κελύφη από πυρίτιο. Οι ανθίσεις διατόμων σκουραίνουν το νερό αντί να το φωτίζουν, γι' αυτό και το τιρκουάζ χρώμα σταδιακά εξαφανίζεται όσο προχωρά το καλοκαίρι. Το 2022 και το 2023 αυτή η μετάβαση δεν πραγματοποιήθηκε όπως αναμενόταν.
Σύμφωνα με τη μελέτη, ο βασικός λόγος ήταν η παρατεταμένη απουσία ισχυρών ανέμων. Σε φυσιολογικές χρονιές, η ανάμιξη των υδάτων που προκαλεί ο άνεμος διαταράσσει το λεπτό, σταθερό επιφανειακό στρώμα, γνωστό ως θερμοκλινές, δηλαδή τη ζώνη όπου η θερμοκρασία του νερού μειώνεται απότομα με το βάθος. Όταν το θερμοκλινές βαθαίνει ή διασπάται, τα κοκκολιθοφόρα χάνουν τις ήρεμες, ρηχές και καλά φωτισμένες συνθήκες που χρειάζονται για να αναπτυχθούν.
Το 2022 το θερμοκλινές παρέμεινε σε βάθος μόλις τριών έως οκτώ μέτρων κατά το μεγαλύτερο μέρος του Ιουνίου και του Ιουλίου, πολύ πιο ρηχά από τον μακροχρόνιο μέσο όρο, προσφέροντας στα κοκκολιθοφόρα ένα ασυνήθιστα μεγάλο χρονικό παράθυρο ευνοϊκών συνθηκών. Το 2023, η περίοδος με ελάχιστους ανέμους διήρκεσε από τον Απρίλιο έως τον Ιούλιο, διατηρώντας για τέσσερις μήνες τη δραστηριότητα της λεγόμενης «αντλίας ανθρακικών».
Καθοριστικό ρόλο έπαιξε και η χημεία των θρεπτικών στοιχείων. Τα κοκκολιθοφόρα υπερισχύουν των διατόμων όταν οι συγκεντρώσεις αζώτου είναι χαμηλές και οι συγκεντρώσεις φωσφόρου σχετικά υψηλές, επειδή χρειάζονται πολύ λιγότερο άζωτο για να αναπτυχθούν.
Τον Ιούλιο του 2022, δύο επεισόδια έντονων βροχοπτώσεων, με περισσότερα από 30 χιλιοστά βροχής μέσα σε μία ημέρα το καθένα, μετέφεραν επιπλέον φώσφορο στα παράκτια ύδατα, ενισχύοντας ακόμη περισσότερο τις συνθήκες που ευνοούσαν το είδος Gephyrocapsa huxleyi, το κυρίαρχο κοκκολιθοφόρο της Μαύρης Θάλασσας. Οι συγκεντρώσεις έφτασαν σε περισσότερα από εννέα εκατομμύρια κύτταρα ανά λίτρο τον Ιούνιο εκείνης της χρονιάς.
Τι σημαίνουν οι ανθίσεις κοκκολιθοφόρων για τον άνθρακα
Το τιρκουάζ χρώμα είναι ορατό ακόμη και από το διάστημα, επειδή τα κοκκολιθοφόρα γίνονται τόσο πυκνά κατά τη διάρκεια της άνθησης, ώστε το συνολικό οπτικό αποτύπωμα των κελυφών τους από ανθρακικό ασβέστιο μεταβάλλει το χρώμα της επιφάνειας της θάλασσας. Αυτή η πυκνότητα έχει όμως σημασία και για τη χημεία των ωκεανών. Τα κοκκολιθοφόρα αποτελούν μέρος της λεγόμενης βιολογικής αντλίας άνθρακα, δηλαδή του συνόλου των φυσικών διεργασιών μέσω των οποίων οι θαλάσσιοι οργανισμοί δεσμεύουν διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα και το μεταφέρουν στα βαθύτερα στρώματα του ωκεανού.
Ο ειδικός μηχανισμός στον οποίο συμμετέχουν ονομάζεται «αντλία ανθρακικών». Όταν σχηματίζουν τις πλάκες ανθρακικού ασβεστίου, χρησιμοποιούν διαλυμένο άνθρακα από το θαλασσινό νερό, γεγονός που οδηγεί στην απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Όταν πεθαίνουν, μέρος αυτού του άνθρακα βυθίζεται στον πυθμένα, όπου μπορεί να παραμείνει αποθηκευμένο για πολύ μεγάλα χρονικά διαστήματα αντί να επιστρέψει στην ατμόσφαιρα. Το Earth Observatory της NASA έχει καταγράψει επανειλημμένα αυτή τη διαδικασία στη Μαύρη Θάλασσα, επισημαίνοντας ότι οι ανθίσεις κοκκολιθοφόρων συμβάλλουν στον κύκλο του άνθρακα μέσω της καθίζησης υλικού πλούσιου σε άνθρακα.
Υπάρχει όμως και μια σημαντική ιδιαιτερότητα. Η διαδικασία σχηματισμού των ανθρακικών πλακών απελευθερώνει ταυτόχρονα διοξείδιο του άνθρακα ως παραπροϊόν, αυξάνοντας τη μερική πίεση του CO₂ στα επιφανειακά νερά και μειώνοντας τον ρυθμό με τον οποίο ο ωκεανός απορροφά διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Έτσι, η αντλία ανθρακικών λειτουργεί διαφορετικά από την οργανική αντλία που κυριαρχεί στα διάτομα, τα οποία δεσμεύουν άνθρακα μέσω της φωτοσύνθεσης χωρίς το ίδιο αποτέλεσμα απελευθέρωσης CO₂.
Όταν η αντλία ανθρακικών κυριαρχεί για μεγάλο χρονικό διάστημα, όπως συνέβη στη βορειοανατολική Μαύρη Θάλασσα το 2022 και το 2023, επηρεάζεται η συνολική ικανότητα του ωκεανού να απορροφά διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα.
Η Μαύρη Θάλασσα ως φυσικό εργαστήριο για τις μεταβολές στον κύκλο του άνθρακα
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν εδώ και χρόνια τη Μαύρη Θάλασσα ως πρότυπο οικοσύστημα για να μελετήσουν πώς ανταποκρίνεται η βιολογική αντλία άνθρακα στις περιβαλλοντικές μεταβολές. Η σχετικά κλειστή γεωγραφική της μορφή, ο προβλέψιμος εποχικός της κύκλος και το εκτενές αρχείο παρατηρήσεων την καθιστούν ιδανική για την ανίχνευση αλλαγών που θα ήταν δυσκολότερο να εντοπιστούν στους ανοικτούς ωκεανούς.
Το σύνολο δεδομένων των τελευταίων 25 ετών που αναλύθηκε στη μελέτη δείχνει ότι ανθίσεις κοκκολιθοφόρων που διατηρήθηκαν έως τον Ιούλιο καταγράφηκαν μόνο δύο φορές: το 2022 και το 2023. Οι συγγραφείς αποφεύγουν να χαρακτηρίσουν το φαινόμενο ως σταθερή τάση, περιγράφοντάς το ως ανωμαλία, επισημαίνοντας όμως ότι οι μηχανισμοί που το προκάλεσαν είναι ευαίσθητοι στις μετεωρολογικές μεταβολές που συνδέονται με την κλιματική αλλαγή.
Από αυτή την εκτίμηση προκύπτουν δύο πιθανά σενάρια. Αν η άνοδος της θερμοκρασίας ενισχύσει τη στρωμάτωση των επιφανειακών υδάτων, τότε τα ρηχά και σταθερά θερμοκλινή που ευνοούν τα κοκκολιθοφόρα θα γίνουν συχνότερα, ενισχύοντας την αντλία ανθρακικών και μειώνοντας την ικανότητα του ωκεανού να απορροφά διοξείδιο του άνθρακα. Αντίθετα, αν η κλιματική αλλαγή οδηγήσει σε συχνότερες και ισχυρότερες καταιγίδες και εντονότερη ανάμιξη των υδάτων λόγω των ανέμων, τα βαθύτερα θερμοκλινή θα ευνοήσουν την ανάπτυξη των διατόμων και θα ενισχύσουν την οργανική αντλία άνθρακα.
Οι συγγραφείς της μελέτης καταλήγουν ότι απαιτείται μακροχρόνια παρακολούθηση για να διαπιστωθεί ποια από αυτές τις εξελίξεις θα επικρατήσει, καθώς τυχαία γεγονότα, όπως μεμονωμένες καταιγίδες ή έντονες βροχοπτώσεις, μπορούν να αποκρύψουν τις μακροπρόθεσμες τάσεις σε χρονοσειρές που καλύπτουν μόνο λίγα χρόνια.
