Οι σεισμοί στα βάθη των ωκεανών προκαλούν μαζικές ανθίσεις φυτοπλαγκτού;
Ανάπτυξη οργάνου που χρησιμοποιείται για τη συλλογή δειγμάτων νερού από διαφορετικά βάθη ωκεανών στη βόρεια Θάλασσα Ρος για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης σιδήρου σε αυτά. Από: Gert van Dijken.
Οι σεισμοί στα βάθη των ωκεανών προκαλούν μαζικές ανθίσεις φυτοπλαγκτού στον Νότιο Ωκεανό, σύμφωνα με μελέτη.
Ερευνητές του Στάνφορντ έχουν αποκαλύψει στοιχεία που αποδεικνύουν ότι οι βαθείς υποβρύχιοι σεισμοί μπορούν να προκαλέσουν την ανάπτυξη μαζικών ανθών φυτοπλαγκτού στην επιφάνεια του ωκεανού.
Το φυτοπλαγκτόν είναι μικροσκοπικοί, φυτοειδείς οργανισμοί που επιπλέουν στα ανώτερα στρώματα των ωκεανών και χρησιμεύουν ως η βάση της ωκεάνιας τροφικής αλυσίδας. Αποθηκεύουν επίσης διοξείδιο του άνθρακα που λαμβάνεται από τον αέρα και παρέχουν μεγάλη ποσότητα οξυγόνου στον πλανήτη.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Nature Geoscience , υποδεικνύουν μια προηγουμένως άγνωστη σχέση μεταξύ του πυθμένα του ωκεανού και της ζωής στην επιφάνεια.
Βασιζόμενοι σε μια ανακάλυψη του 2019 ότι ο σίδηρος από υποθαλάσσιες θερμές πηγές, που ονομάζονται υδροθερμικές οπές , τροφοδοτεί την άνθηση του φυτοπλαγκτού στον απέραντο Νότιο Ωκεανό γύρω από την Ανταρκτική, οι συγγραφείς της μελέτης ξεκίνησαν να διερευνούν γιατί μια συγκεκριμένη άνθιση ποικίλλει τόσο δραματικά στην παραγωγικότητα από έτος σε έτος. Η παραγωγικότητα αναφέρεται στον ρυθμό με τον οποίο τα φύκια μετατρέπουν το φως, το διοξείδιο του άνθρακα και τα θρεπτικά συστατικά σε βιομάζα, με την υψηλότερη παραγωγικότητα να οδηγεί σε πυκνότερες, πιο εκτεταμένες ανθίσεις.
«Κοιτάζοντας πίσω στις δορυφορικές παρατηρήσεις αυτής της άνθισης, την έχουμε δει να διογκώνεται στο μέγεθος της πολιτείας της Καλιφόρνια ή να μειώνεται στο μέγεθος του Ντέλαγουερ», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Κέισι Σάιν, ο οποίος διεξήγαγε μέρος της έρευνας ως διδακτορικός φοιτητής στο εργαστήριο του Κέβιν Αρίγκο στη Σχολή Βιωσιμότητας Στάνφορντ Ντόρ και τώρα είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Middlebury College.
«Η μελέτη μας έδειξε τελικά ότι ο κύριος παράγοντας που ελέγχει το μέγεθος αυτής της ετήσιας άνθισης φυτοπλαγκτού ήταν η ποσότητα της σεισμικής δραστηριότητας τους προηγούμενους μήνες».
Οι ερευνητές εξέτασαν τα αρχεία σεισμών για να ελέγξουν τη θεωρία ότι η αυξημένη σεισμικότητα θα μπορούσε να προκαλέσει την εκπομπή επιπλέον σιδήρου και θερμαινόμενου υγρού από τις υδροθερμικές πηγές, το οποίο μπορεί να μεταφέρει αυτόν τον σίδηρο πιο εύκολα στα επιφανειακά ύδατα. Διαπίστωσαν ότι τα αρχεία σεισμών πράγματι αλληλεπικαλύπτονταν έντονα με τα πρότυπα άνθισης.
«Αυτή είναι η πρώτη μελέτη που τεκμηριώνει μια άμεση σχέση μεταξύ της σεισμικής δραστηριότητας στον πυθμένα του ωκεανού και της ανάπτυξης φυτοπλαγκτού στην επιφάνεια», δήλωσε ο Arrigo, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και καθηγητής Donald και Donald M. Steel στη Σχολή Βιωσιμότητας Doerr.
Βαθυμετρία και κατανομή φυτοπλαγκτού στην περιοχή AAR. Από: Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01862-6.
Μια αυξανόμενη και φθίνουσα άνθιση
Η προέλευση της μελέτης εντοπίζεται σε μια ερευνητική κρουαζιέρα το 2014, όταν οι Schine, Arrigo και οι συνάδελφοί τους πήραν δείγματα από μια μεγάλη άνθιση φυτοπλαγκτού κατά μήκος της Αυστραλιανής Ανταρκτικής Ράχης του Νότιου Ωκεανού. Αυτή η ακανόνιστη άνοδος είναι ένα ελάχιστα εξερευνημένο μέρος του συστήματος μεσοωκεάνιων ράχεων, μιας ηφαιστειακά ενεργής υποβρύχιας οροσειράς που εκτείνεται σε όλο τον κόσμο.
Λίγο μετά από αυτήν την αποστολή, άλλοι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η περιοχή ήταν διάσπαρτη με υδροθερμικές οπές. Η ερευνητική ομάδα του Στάνφορντ ανέφερε στη συνέχεια σε μια μελέτη του 2021 ότι η προηγουμένως παρατηρούμενη άνθιση τους έτυχε να επικαλύπτει μια κορυφογραμμή υδροθερμικών οπών περίπου 1.800 μέτρα πιο κάτω.
Αφού εξέτασαν δορυφορικές εικόνες που χρονολογούνται από το 1997, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι αυτή η άνθιση αναπτυσσόταν πάντα στο ίδιο μέρος την ίδια στιγμή, αλλά είχε αξιοσημείωτα διαφορετικό μέγεθος κάθε χρόνο.
Αυτή η παρατήρηση ενέπνευσε τους ερευνητές να διερευνήσουν τι θα μπορούσε να οδηγεί στην αξιόπιστη επανάληψη της άνθισης, αλλά στην κυμαινόμενη παραγωγικότητα. Άλλοι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών, όπως οι αλλαγές στον θαλάσσιο πάγο και η θερμοκρασία της επιφάνειας των ωκεανών, δεν εξήγησαν πλήρως τη μεταβλητότητα της άνθισης από έτος σε έτος.
«Όταν αποκλείσαμε πιο προφανείς, πιθανούς παράγοντες αυτής της διακύμανσης, αρχίσαμε να σκεφτόμαστε τις ίδιες τις πηγές σιδήρου-θρεπτικών συστατικών, τις υδροθερμικές οπές», δήλωσε ο Schine.
Προηγούμενη έρευνα έχει δείξει πώς οι σεισμοί μπορούν να ενισχύσουν τη δραστηριότητα των αεραγωγών. Η δόνηση του εδάφους μπορεί να μεταβάλει τις εσωτερικές υδραυλικές εγκαταστάσεις των αεραγωγών, ανοίγοντας φραγμένους αγωγούς και νέες οδούς για τη διαφυγή θερμαινόμενων υγρών. Οι αιχμές της θερμοκρασίας από την κίνηση του υπόγειου μάγματος μπορούν επίσης να αυξήσουν τις εκπομπές αεραγωγών και να μεταβάλουν τη χημεία των διαλυμένων ορυκτών στο αποβαλλόμενο υγρό.
Περισσότεροι σεισμοί θα μπορούσαν επομένως να διοχετεύσουν περισσότερο σίδηρο στον Νότιο Ωκεανό, πρότεινε ο Schine. Επειδή ο σίδηρος είναι γνωστό ότι είναι το περιοριστικό θρεπτικό συστατικό του φυτοπλαγκτού σε αυτήν την περιοχή - δηλαδή, το απαραίτητο θρεπτικό συστατικό με τη μικρότερη δυνατή ποσότητα - συνεπάγεται ότι οι ροές πλούσιες στο μέταλλο θα βοηθούσαν τους φυτοειδείς οργανισμούς να ευδοκιμήσουν.
«Η Κέισι είχε αυτό που θεώρησα τρελή ιδέα ότι ίσως ο αριθμός των σεισμών κοντά στον υδροθερμικό πόρο έλεγχε την απελευθέρωση ιχνοστοιχείων στα επιφανειακά νερά, κάτι που θα μπορούσε να διεγείρει την ανάπτυξη φυτοπλαγκτού», θυμήθηκε ο Αρίγκο. «Σκέφτηκα ότι ήταν απίθανο, αλλά της είπα να το κάνει. Και τελικά είχε δίκιο!»
Για να δοκιμάσει την υπόθεσή της για τους σεισμούς, η Schine συνεργάστηκε με τον συν-συγγραφέα της μελέτης Jens-Erik Lund Snee, τότε διδακτορικό φοιτητή γεωφυσικής στο Στάνφορντ που ερευνούσε τη σεισμικότητα και την τεκτονική. Η ομάδα συμβουλεύτηκε αρχεία σεισμών που καταγράφηκαν από πολλαπλούς σεισμικούς σταθμούς παρακολούθησης στην περιοχή.
Αυτές οι μετρήσεις έδειξαν ότι όταν σεισμοί μεγέθους 5 Ρίχτερ ή μεγαλύτεροι σημειώθηκαν λίγους μήνες πριν από το καλοκαίρι του Νότιου Ημισφαιρίου, την περίοδο αιχμής ανάπτυξης του φυτοπλαγκτού, οι τελικές ανθίσεις έγιναν πολύ πιο πυκνές και πιο παραγωγικές.
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι ο υδροθερμικός σίδηρος θα έπρεπε να ανέβει σχεδόν 6.000 πόδια για να απορροφηθεί από το πλαγκτόν στην επιφάνεια μέσα σε λίγες εβδομάδες και όχι περισσότερο από μερικούς μήνες για να επηρεάσει την παραγωγή στα παρατηρούμενα χρονοδιαγράμματα. Η επικρατούσα άποψη είναι ότι θα χρειαζόταν πάνω από μια δεκαετία για να φτάσει ο υδροθερμικός σίδηρος στα επιφανειακά ύδατα και πιθανώς χιλιάδες μίλια από την αρχική πηγή αεραγωγού.
Η διαδικασία μεταφοράς που προκαλεί την τόσο γρήγορη και τόσο κοντά στις πηγές προέλευσης του υγρού στην επιφάνεια αποτελεί αντικείμενο συνεχιζόμενης έρευνας. Μια πρόσφατη αποστολή τον Δεκέμβριο του 2024 στην Αυστραλιανή Ανταρκτική Ράχη μπορεί να οδηγήσει σε νέες γνώσεις.
Τοπικές και παγκόσμιες επιπτώσεις
Η νέα μελέτη σκιαγραφεί μια πιο σύνθετη οικολογική εικόνα του Νότιου Ωκεανού: Η σεισμική δραστηριότητα θα μπορούσε να έχει βαθιά επίδραση στο τροφικό πλέγμα που βασίζεται στο φυτοπλαγκτόν, το οποίο τροφοδοτεί τα καρκινοειδή και το κριλ που υποστηρίζουν μεγαλύτερα ζώα, συμπεριλαμβανομένων των πιγκουίνων, των φώκιων και των φαλαινών.
«Γνωρίζουμε ήδη ότι οι οριακές ανθίσεις φυτοπλαγκτού πέρα από τους θαλάσσιους πάγους γύρω από την Ανταρκτική ήπειρο αποτελούν σημαντικό έδαφος διατροφής για τις φάλαινες. Έχουμε μάλιστα καταγράψει φάλαινες μεγάπτερες που επισκέπτονται την άνθιση στη νέα μας μελέτη», δήλωσε ο Schine.
«Έτσι, υπάρχουν πιθανώς περισσότερα στην ιστορία τώρα που υποψιαζόμαστε ότι η σεισμική δραστηριότητα παίζει ρόλο στην παραγωγικότητα της ανθοφορίας».
Επειδή η άνθιση του φυτοπλαγκτού απορροφά διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα, η κατανόηση των παραγόντων που οδηγούν στην ανάπτυξή του μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να βελτιώσουν τα μοντέλα που προβλέπουν πόσο άνθρακα μπορούν να απορροφήσουν οι ωκεανοί στο μέλλον.
Δεν είναι ακόμη γνωστό, ωστόσο, σε ποιο βαθμό οι υδροθερμικές οπές επηρεάζονται από τους σεισμούς και ενδέχεται να τροφοδοτούν την άνθιση παγκοσμίως.
«Υπάρχουν πολλά άλλα μέρη σε όλο τον κόσμο όπου οι υδροθερμικές οπές εκπέμπουν ίχνη μετάλλων στον ωκεανό και αυτό θα μπορούσε να υποστηρίξει την ενισχυμένη ανάπτυξη του φυτοπλαγκτού και την απορρόφηση άνθρακα. Δυστυχώς, αυτές οι τοποθεσίες είναι δύσκολο να ληφθούν δείγματα και λίγα είναι γνωστά για την παγκόσμια σημασία τους», δήλωσε ο Arrigo.
«Όσο περισσότερα μαθαίνουμε για αυτά τα συστήματα, τόσο καλύτερα θα κατανοούμε την ικανότητα του ωκεανού να απομακρύνει το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα».
Γεωδίφης με πληροφορίες από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ
περισσότερα,
Casey M. S. Schine et al, Southern Ocean net primary production influenced by seismically modulated hydrothermal iron, Nature Geoscience (2025). DOI: 10.1038/s41561-025-01862-6
https://www.nature.com/articles/s41561-025-01862-6
https://phys.org/news/2025-12-deep-ocean-earthquakes-southern-massive.html
Massive Southern Ocean phytoplankton bloom fed by iron of possible hydrothermal origin-Casey M. S. Schine, Anne-Carlijn Alderkamp, Gert van Dijken, Loes J. A. Gerringa, Sara Sergi, Patrick Laan, Hans van Haren, Willem H. van de Poll & Kevin R. Arrigo
https://www.nature.com/articles/s41467-021-21339-5?fromPaywallRec=false