ENGINEERINGNET.BE - Zee-ijs en zeewater verschillen fundamenteel in de wijze waarop ze licht doorlaten.
Zee-ijs verstrooit het licht sterk en kaatst veel licht terug. Het weinige licht onder het zee-ijs bevat hierdoor nog bijna alle kleuren.
Zeewater absorbeert daarentegen het rode en groene deel van het lichtspectrum, terwijl blauw licht viel dieper in het zeewater doordringt. Hierdoor is zeewater blauw.
Een ander groot verschil is de rol van moleculaire vibraties van water. In vloeibaar water hebben H2O moleculen de vrijheid om te trillen, wat leidt tot een aantal absorptiebanden in het lichtspectrum.
Dit zorgt ervoor dat vloeibaar water bij een aantal specifieke golflengten een extra grote hap uit het lichtspectrum wegvangt.
Dit leidt tot spectrale niches: gebieden met een serie specifieke lichtkleuren die beschikbaar zijn voor fotosynthese.
Organismen, zoals fytoplankton en cyanobacteriën, hebben verschillende fotosynthese pigmenten ontwikkeld die elk optimaal aangepast zijn aan hun spectrale niche, wat de wereldwijde verspreidingspatronen van deze pigmenten in oceanen, kustwateren en meren bepaalt.
In ijs zitten watermoleculen echter vast in een kristalrooster. Dit verandert de manier waarop licht geabsorbeerd wordt. In ijs zijn vrijwel geen absorptiebanden, waardoor onder ijs een veel breder lichtspectrum behouden blijft.
“De fotosynthese pigmenten van algen onder het ijs zijn geëvolueerd om optimaal gebruik te maken van het weinige licht dat in meerdere kleuren door dik ijs en sneeuw doordringt,” aldus onderzoeker Monika Soja-Woźniak.
“Als het ijs smelt komen ze in een blauwe wereld terecht, waarop deze organismen minder goed zijn afgestemd.”
De onderzoekers gebruikten optische modellen en spectrale metingen om aan te tonen dat deze verandering in lichtsamenstelling de fotosynthese beïnvloedt, en kan leiden tot een verschuiving in de soorten die floreren in de veranderende omgeving.
Zo kunnen algensoorten die gespecialiseerd zijn in blauw licht een sterk concurrentievoordeel krijgen ten opzichte van ijsalgen.
Volgens prof. Jef Huisman heeft dit verstrekkende ecologische implicaties. “Fotosynthetische algen vormen de basis van het Arctisch voedselweb.
Veranderingen in hun productiviteit of soortensamenstelling kunnen doorwerken naar andere soorten in het voedselweb, zoals vissen, zeevogels en zeezoogdieren. Ook levert fotosynthese een belangrijke bijdrage aan de natuurlijke CO2 invang door de oceanen.”
Het onderzoek maakt duidelijk dat klimaatverandering in de poolgebieden ook fundamentele verschuivingen veroorzaakt in andere cruciale processen, zoals lichttransmissie en energieopname in het ecosysteem.
Dit benadrukt de noodzaak om meer aandacht te besteden aan het lichtspectrum en de fotosynthese in klimaatmodellen en oceaanvoorspellingen, vooral in poolgebieden waar de snelheid van klimaatverandering ongekend hoog is.
