แหล่งอาหารของมหาสมุทรเปลี่ยนแสงแดดเป็นความร้อนมากกว่าเชื้อเพลิงเซลลูลาร์
แพลงก์ตอนพืชที่เก็บเกี่ยวแสงแดดในมหาสมุทรโลกทำให้เกิดความร้อนมากกว่าอาหาร เว็บสล็อต สิ่งมีชีวิตในทะเลด้วยกล้องจุลทรรศน์ซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งอาหารที่สำคัญในมหาสมุทร ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อเปลี่ยนแสงแดดให้เป็นเชื้อเพลิงของเซลล์ แต่เกือบสองเท่าของพลังงานแสงแดดที่จับโดยแพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทรถูกปล่อยออกมาเป็นความร้อนมากกว่าที่ใช้ทำอาหาร นักวิจัยรายงานวันที่ 7 มกราคมในวารสารScience การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าแพลงก์ตอนพืชไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้อย่างมีประสิทธิภาพอย่างที่นักวิจัยคิด
“ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของแพลงก์ตอนพืชทั่วโลกนั้นต่ำมาก ต่ำอย่างน่าประหลาดใจ” Paul Falkowski ผู้เขียนร่วมการศึกษา นักชีวฟิสิกส์สมุทรศาสตร์ที่ Rutgers University ในนิวบรันสวิก รัฐนิวเจอร์ซี กล่าว “เราตกใจมาก”
เมื่อแพลงก์ตอนพืชควบคุมแสงแดด ผลพลอยได้อย่างหนึ่งคือการเรืองแสง ดาวเทียมที่ปรับให้ตรวจจับแสงสีแดงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ได้รวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับแพลงก์ตอนพืชที่สังเคราะห์แสงในมหาสมุทร แต่ดาวเทียมไม่สามารถมองทะลุเมฆได้ และแสงสีแดงบางส่วนที่พวกมันรับมาจากอนุภาคในชั้นบรรยากาศของโลก
ดังนั้น Falkowski และทีมของเขาจึงได้พัฒนาเครื่องมือที่มีความไวสูงต่อการเรืองแสงสีแดงของแพลงก์ตอนพืชที่สามารถนำไปใช้กับเรือวิจัยในมหาสมุทร นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมการวัดค่าเรืองแสงของแพลงก์ตอนพืชมากกว่า 150,000 ครั้งในระหว่างการล่องเรือในมหาสมุทรแอตแลนติก แปซิฟิก อาร์กติก และใต้ตั้งแต่ปี 2008 ถึง 2014 จากข้อมูลนี้ ทีมงานได้คำนวณปริมาณแสงแดดที่มุ่งไปสู่การผลิตเชื้อเพลิงเซลลูลาร์ เทียบกับปริมาณที่สูญเสียไปเป็นความร้อน หรือการเรืองแสง
แม้ว่าแสงที่ดูดกลืนเข้าไป 35 เปอร์เซ็นต์ใช้สำหรับทำอาหารเพื่อกระตุ้นการเติบโตของแพลงก์ตอนพืช แต่แสงเกือบ 60 เปอร์เซ็นต์ถูกเปลี่ยนเป็นความร้อน
โธมัส บราวนิ่ง นักชีวเคมีทางทะเลจาก GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research ในเมืองคีล ประเทศเยอรมนี กล่าวว่า “นั่นเป็นแสงจำนวนมากที่แพลงก์ตอนพืชดูดกลืนในมหาสมุทรซึ่งเพิ่งถูกส่งกลับเป็นความร้อน” เขาเรียกมันว่า “การค้นพบนวนิยาย”
ในการศึกษาในห้องปฏิบัติการที่มีสภาวะสารอาหารที่ส่งเสริมการเจริญเติบโตของแพลงก์ตอนพืช
ทีมงานสังเกตเห็นผลลัพธ์ที่ตรงกันข้าม: ประมาณ 65 เปอร์เซ็นต์ของแสงที่ดูดซับถูกใช้เพื่อสร้างเชื้อเพลิงระดับเซลล์ ในขณะที่น้อยกว่า 35 เปอร์เซ็นต์สูญเสียไปเนื่องจากความร้อน
ทีมงานตำหนิการสังเคราะห์ด้วยแสงที่ไม่มีประสิทธิภาพของแพลงก์ตอนพืชในมหาสมุทรเนื่องจากแหล่งน้ำที่มีสารอาหารไม่เพียงพอ ซึ่งครอบคลุม 30 เปอร์เซ็นต์ของมหาสมุทรในโลก หากไม่มีสารอาหารเพียงพอ โครงสร้างการสังเคราะห์ด้วยแสงในแพลงก์ตอนพืชจะทำงานไม่ถูกต้องและต้องพยายามอย่างหนักที่จะเปลี่ยนแสงแดดให้เป็นพลังงานที่ใช้งานได้
การศึกษาแสดงให้เห็นถึงความจำเป็นในการใช้เครื่องมือที่ติดตามการเปลี่ยนแปลงของแพลงก์ตอนพืชในอนาคต บราวนิ่งกล่าว “เราต้องการทราบว่ากิจกรรมและการแจกจ่ายของพวกเขาเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป”
“นี่เป็นความเป็นไปได้ที่น่าสนใจ” เดวิด วาเลนไทน์ นักธรณีเคมีจุลินทรีย์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาร์บารากล่าว ทีมงาน “ได้นำสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่กินก๊าซมีเทนมาใส่ในบริบทของอาร์กติกที่ร้อนระอุ” เขากล่าว
อย่างไรก็ตาม เขากล่าวต่อ อัตราการปล่อยก๊าซมีเทนที่ใหญ่ที่สุดที่นักวิจัยพิจารณา “มีขนาดใหญ่กว่าที่นักวิทยาศาสตร์เคยเห็นในแถบอาร์กติกเมื่อไม่นานนี้มาก
“พวกเขาเลือกฟลักซ์ [มีเทน] ที่มีขนาดใหญ่มากในการประมาณค่าของฉัน” เขากล่าว “แต่มีข้อสงสัยน้อยมากว่าหากการปล่อยก๊าซมีเทนมากขนาดนี้ จะมีผลกระทบทางชีววิทยาและธรณีเคมีที่รุนแรง”
งานในอนาคตจะขัดเกลาผลการศึกษาเบื้องต้นของการศึกษาใหม่ เอลเลียตกล่าว ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่ที่สามเหลี่ยมปากแม่น้ำฉีดสารอินทรีย์และธาตุที่ละลายลงสู่ทะเล ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่ากระบวนการที่เกี่ยวข้องกันอย่างประณีตทั้งหมดจะส่งผลต่อเคมีในน้ำอย่างไร
แม้ว่าโดยรวมแล้ว ผลกระทบทางนิเวศวิทยาที่เอลเลียตและเพื่อนร่วมงานวาดไว้เป็นภาพซ้อนนั้นเป็นสถานการณ์สมมติที่สมเหตุสมผล วาเลนไทน์กล่าว “กระบวนการแบบเดียวกันนี้พบเห็นได้ในเขตที่ตายแล้วในทะเลสาบและมหาสมุทรหลายแห่งในปัจจุบัน” เขากล่าว เว็บสล็อต
