Morze mleczne – niezwykłe zjawisko na oceanie

Morze mleczne to zjawisko, które od dawna zadziwiało naukowców i żeglarzy. W czasie jego występowania woda przypomina ogromną plamę mleka lub powierzchnię czystego śniegu, widoczną szczególnie w nocy. Do niedawna nie było pewności, czy morze mleczne nie jest przypadkiem tylko żeglarską legendą. Dzięki współpracy naukowców i technologii udostępnionej przez NASA udało się lepiej zrozumieć naturę tego zjawiska. Dziś nie tylko wiemy, jak powstaje, ale też możemy przewidzieć z dużym prawdopodobieństwem, gdzie wystąpi.

Czym jest tajemnicze morze mleczne?

Morze mleczne to efekt bioluminescencji wywołany przez występującą powszechnie w oceanach bakterię Vibrio harveyi. Bakteria ta wykazuje szczególną właściwość, znaną jako quorum sensing lub sygnalizator zagęszczenia. Kiedy populacja namnaża się i przekracza pewną ilość osobników w jednostce objętości wody, zaczyna emitować światło.

Morze mleczne przez lata było trudne do uchwycenia za pomocą jakiegokolwiek sprzętu badawczego. W efekcie jego występowanie odnotowywano na tyle rzadko, że w świecie naukowym kwestionowano sam fakt istnienia zjawiska. Potwierdziło je dopiero zebranie zapisów naocznych świadków, które porównano ze zdjęciami satelitarnymi. Obecnie wiemy już, że występuje przede wszystkim na Oceanie Indyjskim, w pobliżu wybrzeża Rogu Afryki, indonezyjskiej Jawy oraz na morzu Banda. Najczęściej pojawia się w okresach letnim i zimowym.

Od legendy morza mlecznego do regularnych badań

Zjawisko pojawiało się w relacjach żeglarzy już w XIX w. Trafiło też do literatury. Jego opis znajdziemy m.in. w książce Dwadzieścia tysięcy mil podmorskiej żeglugi Juliusza Verne’a. Autor nawet dość trafnie zdiagnozował przyczyny jej powstawania.

Pierwszą próbą usystematyzowania wiedzy o morzu mlecznym była jednak praca Stevena Millera – badacza z Naval Research Laboratory w Kalifornii. Miller zaczął zbierać opisy przypadków odnotowane przez naocznych świadków, próbując dopasować je na podstawie daty do zdjęć satelitarnych. Przełomowy okazał się wpis z dziennika pokładowego brytyjskiego statku handlowego Lima. Jego załoga zauważyła zjawisko, płynąc wzdłuż wybrzeża Rogu Afryki 25 stycznia 1995 r. Dokładna analiza zdjęć satelitarnych z tego dnia potwierdziła obecność białej plamy. Zdjęcia były jednak bardzo niewyraźne, co uniemożliwiało regularne śledzenie zjawiska za pomocą satelity.

Nowe możliwości pojawiły się dzięki współpracy NASA z amerykańską organizacją National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Wraz z wprowadzeniem na orbitę w 2011 r. nowych satelitów SUOMI NPP możliwe stało się dokładniejsze śledzenie morskiej luminescencji. Wyposażone w dużo dokładniejsze czujniki mogły z łatwością wykrywać światło na powierzchni wody.

Bioluminescencja, czyli ocean pełen światła

Bioluminescencja jest powszechna u organizmów oceanicznych. Na lądzie występuje rzadziej, ale można ją zaobserwować np. u świetlików i niektórych grzybów. Według badacza ewolucji dr. Petera Vršanský’ego ze Słowackiej Akademii Nauk przyczyną rzadkiego występowania tego zjawiska na lądzie i w słodkich wodach śródlądowych może być toksyczność komponentów. Zimna woda oceaniczna łatwiej je wypłukuje.

Źródłem bioluminescencji jest reakcja chemiczna zachodząca w komórkach. Za aktywację odpowiada grupa enzymów – lucyferaz, które katalizują odpowiednie pigmenty (zwane lucyferynami).

Zdolność tę posiada około 76 proc. organizmów morskich. Większość to mieszkańcy głębin. Pierwotnie rozwinęła się ona u morskich bakterii i sinic. U zwierząt, takich jak mięczaki, parzydełkowce czy nawet ryby, może występować dzięki symbiozie z odpowiednimi bakteriami lub przez specjalizację wybranych komórek ciała.

Rozwinięcie tej zdolności mogło mieć wiele przyczyn ewolucyjnych. Na podstawie obserwacji dzisiejszych zachowań możemy się domyślać, jaką rolę odgrywa światło w życiu oceanu. Niektórym jego mieszkańcom służy do wabienia ofiar, innym do odstraszania lub przekierowywania uwagi drapieżnika. Kolejne, jak wspomniane bakterie Vibrio harveyi, wykorzystują ją do komunikacji z przedstawicielami swojego gatunku.

Nietypowa bioluminescencja – dlaczego morze mleczne zadziwia badaczy?

Większość zjawisk związanych z bioluminescencją, a obserwowanych na powierzchni oceanów jest powodowana przez fitoplankton. Zwłaszcza przez gatunek Lingulodinium polyedrum. Plankton jest nanoszony w pobliże wybrzeża. Wywołuje to wrażenie wypełnienia wody małymi, świecącymi punkcikami, najczęściej niebieskimi, co u wybrzeży Malediwów jest nazywane Morzem Gwiazd. Inne, podobne zjawiska można zaobserwować m.in. u wybrzeża Chin czy na plażach Kalifornii.

Morze mleczne, w przeciwieństwie do typowych i powszechnie znanych przypadków bioluminescencji, nie składa się ze świecących punktów, ale jest jednolitą, białą powierzchnią. Ma też dużo większy zasięg – nawet do 100 tys. km². Poza tym świecący efekt utrzymuje się dłużej – nawet przez kilka tygodni.

Według najnowszych hipotez przyczyną jest pojawianie się w wybranych miejscach alg, na których namnażają się bakterie Vibrio harveyi. W normalnych warunkach ilość mikrobów na mililitr wody morskiej nie przekracza 10 osobników. W czasie namnażania, w okresie letnim i zimowym, może być ich nawet 100 mln na mililitr.

Prace badawcze przeprowadzone przez Stevena Millera i współpracującego z nim doktoranta – Justina Hudsona – pozwoliły usystematyzować czas i miejsce pojawiania się morza mlecznego. Hudson wziął pod uwagę również ocieplenie wód na Pacyfiku podczas El Ninio i monsun australijski występujący latem na półkuli południowej. Dzięki opracowanemu na tej podstawie algorytmowi naukowcy wiedzieli, kiedy i gdzie rozpocząć bezpośrednie badania. Pobrane na miejscu próbki wody pomogły lepiej zrozumieć naturę zjawiska.

Jak zauważa Steven Haddock z instytutu badawczego Monterey Bay w Kalifornii, tak naprawdę wiemy bardzo niewiele, jeżeli chodzi o przyczyny występowania morza mlecznego. To uświadamia, jak wiele tajemnic nadal kryją przed nami wody oceanów.

zdj. główne: Sinousxl / pixabay