Śnieg morski (marine snow) to delikatne agregaty złożone z drobnych cząstek organicznych i mineralnych, m.in. martwych mikroorganizmów, resztek glonów, odchodów zooplanktonu i drobin mineralnych. Powoli opadają przez słup wody, przypominając płatki śniegu.

– Morski śnieg jako nośnik materii z wód powierzchniowych do głębin oceanicznych stał się w ostatnich latach obiektem intensywnych badań naukowych – powiedziała PAP dr hab. Emilia Trudnowska, prof. Instytutu Oceanologii PAN w Sopocie.

Jak wyjaśniła, śnieg morski jest jednym z kluczowych elementów tzw. pompy biologicznej. Mikroskopijne glony (fitoplankton) podczas fotosyntezy pobierają rozpuszczony w wodzie dwutlenek węgla, który wcześniej został pochłonięty z atmosfery, i wykorzystują go do budowy swoich komórek. Gdy obumierają lub zostają zjedzone przez zooplankton, ich szczątki, odchody oraz inne drobne cząstki łączą się w większe agregaty, tworząc śnieg morski.

Agregaty te powoli opadają w głąb oceanu, przenosząc związany w nich węgiel z powierzchni do głębszych warstw wody i osadów dennych, gdzie może on być magazynowany przez bardzo długi czas. Na tym polega działanie pompy biologicznej – naturalnego mechanizmu, dzięki któremu oceany usuwają część dwutlenku węgla z atmosfery i magazynują go w głębinach.

– Na świecie pojawia się wiele pomysłów, jak zwiększyć efektywność tego procesu, aby oceany pochłaniały jeszcze więcej dwutlenku węgla. Dlatego śnieg morski stał się bohaterem wielu badań – podkreśliła prof. Trudnowska.

Badanie śniegu morskiego ma znaczenie nie tylko dla biologów morza. Pozwala lepiej zrozumieć, jak skutecznie oceany wiążą i magazynują węgiel oraz jak proces ten zmienia się pod wpływem ocieplenia klimatu i topnienia lodowców. Jest to istotne również dlatego, że oceany pochłaniają znaczną część emitowanego przez człowieka dwutlenku węgla. Lepsze poznanie roli śniegu morskiego może pomóc udoskonalać modele klimatyczne i trafniej przewidywać, jak zmieni się zdolność oceanów do magazynowania węgla w ocieplającym się klimacie.

Przełom w badaniach umożliwił rozwój nowoczesnych technik obrazowania podwodnego. Dzięki nim naukowcy mogą obserwować niezwykle delikatne agregaty bez naruszania ich struktury. Pozwala to badać nie tylko ich liczbę i wielkość, ale także kształt, przezroczystość oraz strukturę.

Badacze wykazali wcześniej, że śnieg morski nie jest jednorodny – występuje w wielu formach, których wygląd i budowa wiążą się z procesami zachodzącymi w oceanie. Co ważne, o tempie jego opadania nie decyduje wyłącznie wielkość agregatów. Znaczenie mają również ich kształt, zwartość, gęstość i skład.

Śnieg morski nie jest więc jedynie materiałem opadającym na dno oceanu. Stanowi swoisty łącznik między chemią wody, cząstkami mineralnymi oraz organizmami żyjącymi w toni wodnej. Jest również źródłem pokarmu dla części organizmów, łącząc powierzchniowe i głębokie części ekosystemu.

Można powiedzieć, że jego wygląd jest swego rodzaju „fotografią” ekosystemu – dostarcza informacji o organizmach obecnych w wodzie, warunkach środowiskowych i procesach zachodzących w toni wodnej.

Wyniki badań opisano w preprincie „Seen in flakes & drops: local heterogeneity of marine snow, biogeochemistry, and plankton in Svalbard’s glacial bays”, zamieszczonym na platformie EGUsphere: EGUsphere - Seen in flakes & drops: local heterogeneity of marine snow, biogeochemistry, and plankton in Svalbard's glacial bays”. Praca jest obecnie otwarta do dyskusji i recenzowana przez czasopismo „Biogeosciences”.

Badaniom przewodziła dr Trudnowska. W projekcie uczestniczyli również naukowcy z Instytutu Oceanologii PAN, Instytutu Geofizyki PAN oraz Uniwersytetu Wrocławskiego, a także badacze z University of Pennsylvania w USA i The Arctic University of Norway.

Obecne badania są rozwinięciem wcześniejszych prac zespołu prof. Emilii Trudnowskiej, opublikowanych w 2021 roku w „Nature Communications”. Wówczas naukowcy pokazali, że wygląd śniegu morskiego odzwierciedla przebieg zakwitów fitoplanktonu i wpływa na transport węgla do głębin oceanu. Najnowsze badania idą o krok dalej – wskazują, że śnieg morski może być również czułym wskaźnikiem zmian zachodzących w arktycznych fiordach pod wpływem topnienia lodowców.

W najnowszym badaniu naukowcy analizowali jednocześnie wiele parametrów dotyczących biogeochemii wody, planktonu i śniegu morskiego. Wykorzystali do tego m.in. wysokorozdzielcze obrazowanie podwodne za pomocą urządzenia Underwater Vision Profiler (UVP6). Pozwoliło ono badać zmienność śniegu morskiego w różnych miejscach i porach roku oraz powiązać jego cechy z procesami zachodzącymi w ekosystemie.

Prace terenowe prowadzono podczas rejsów badawczych w fiordach archipelagu Svalbard, w tym w Hornsundzie, Recherchéfjorden i Isfjorden. Region ten jest wyjątkowym miejscem do badań porównawczych, ponieważ na stosunkowo niewielkim obszarze występują fiordy o bardzo zróżnicowanych warunkach środowiskowych. Dzięki temu naukowcy mogli analizować wpływ dopływu wód roztopowych, warunków hydrologicznych i składu wody na funkcjonowanie arktycznych ekosystemów.

Jednym z najważniejszych wyników badań okazało się znaczenie sezonowości. Naukowcy zaobserwowali wyraźne różnice między wiosną a późnym latem – dotyczyły one właściwości biogeochemicznych wody, składu planktonu oraz morfologii śniegu morskiego. Autorzy podkreślają, że wiosnę i lato można traktować jako dwa odmienne reżimy fizyczno-biogeochemiczne.

Okazało się również, że nie ma jednego schematu opisującego wszystkie badane fiordy. Poza wpływem sezonu większość parametrów wykazywała silne zróżnicowanie przestrzenne, które nie było jednoznacznie związane z typem lodowca. Co więcej, nawet poszczególne odnogi tego samego systemu fiordowego mogą funkcjonować jako odrębne środowiska, z innymi warunkami biogeochemicznymi i innymi zespołami planktonu.

Arktyczny fiord nie jest zatem jednolitym ekosystemem, a jego funkcjonowanie zależy od nakładających się czynników – od sezonu, przez lokalne warunki hydrologiczne i biogeochemię wody, po skład planktonu i charakterystykę śniegu morskiego - komentują autorzy badania.

I wskazują, że ta lokalna różnorodność bardzo pomaga zrozumieć wpływ wycofywania się lodowców na morze. Śnieg morski może pełnić rolę wskaźnika warunków środowiskowych i interakcji ekologicznych zachodzących w toni wodnej.

Jak poinformowała prof. Trudnowska, podobne badania zespół przeprowadził również w Zatoce Admiralicji w Antarktyce, w rejonie Polskiej Stacji Antarktycznej im. Henryka Arctowskiego. Wyniki pokazały, że także tam lodowce w istotny sposób wpływają na strukturę śniegu morskiego. Analiza porównawcza wykazała też, że agregaty powstające w wodach przylodowcowych Arktyki i Antarktyki są pod wieloma względami podobne, jednak w Antarktyce charakteryzują się większą różnorodnością i osiągają większe rozmiary.

Planowane są kolejne badania w Arktyce i Antarktyce, w ramach projektu NCN. Naukowcy chcą lepiej zrozumieć, jak postępujące zmiany klimatu wpływają na powstawanie śniegu morskiego oraz jego rolę w transporcie i magazynowaniu węgla w oceanach.

Anna Mikołajczyk-Kłębek (PAP)

wl/ zan/