English
Koniec okresu urlopowego i wejście w nowy rok szkolny zbiegły się w czasie z pojawieniem się kilku publikacji dotykających kwestii metodycznych. Naukowcy pokazują, jak wynik badania zależy od przyjętej metody, czy to w zakresie szacunków emisji metanu z bagien, oceny bezpieczeństwa wodnego w zlewniach, czy określania wieku ryb na podstawie otolitów. Przedstawiamy także pracę opisującą badania nad izotopami rtęci, które pozwoliły na rozpoznanie dróg utleniania tego pierwiastka w tak odległych zakątkach globu, jak Ocean Arktyczny.
Okazuje się, że nawet tam rtęć może stanowić istotne zagrożenie dla organizmów wodnych. Badania naukowców z Portugalii pokazują z kolei, jak analiza zapisów kopalnych pozwala nam zrozumieć dynamikę zmian składu gatunkowego organizmów morskich na skutek zdarzeń, takich jak messyński kryzy solny w Morzu Śródziemnym ponad 5 mln. lat temu. Może powinniśmy wykorzystać te doświadczenia do oceny kryzysu solnego na Odrze?
1. Wetland hydrological dynamics and methane emissions
Cui S., Liu P., Guo H. et al. (2024). Wetland hydrological dynamics and methane emissions. Commun Earth Environ 5, 470.
Bagna i inne tereny podmokłe są istotnym źródłem metanu atmosferycznego, jednak zmienność ich warunków hydrologicznych sprawia, że szacunki bilansu tego gazu cieplarnianego są obarczone dużą niepewnością. Przegląd zagadnienia, dokonany przez naukowców z duńskiego Uniwersytetu w Aarhus we współpracy z naukowcami z Chin i opublikowany w Communication Earth & Environment, przedstawia analizę wzorców wahań poziomu wód gruntowych oraz ich wpływu na niepewność w przepływach metanu na ponad 30 obszarach podmokłych.
W analizie uwzględniono szereg kluczowych czynników warunkujących produkcję i emisję metanu, takich jak heterogeniczność potencjału redoks gleby, zmiany w dostępności substratu i alternatywnych puli akceptorów elektronów, wpływ różnych ścieżek transportu metanu oraz nieliniowe odpowiedzi zespołów biologicznych i aktywności metanogenów i metanotrofów na wahania poziomu wód. Przegląd ten ma na celu poprawę dokładności raportów dotyczących emisji metanu na terenach podmokłych poprzez bardziej precyzyjną ocenę kinetyki biogeochemicznej w warunkach wahań hydrologicznych.
2. Near surface oxidation of elemental mercury leads to mercury exposure in the Arctic Ocean biota
Lim S.H., Kim Y., Motta L.C. et al. (2024). Near surface oxidation of elemental mercury leads to mercury exposure in the Arctic Ocean biota. Nat Commun 15, 7598.
Rtęć (Hg) to powszechny metal śladowy, który w atmosferze występuje głównie w formach gazowej Hg(0) oraz utlenionej Hg(II), powstałej poprzez utlenianie rtęci gazowej lub uwolnionej w wyniku emisji. Forma Hg(0) jest nieprzyswajalna, a warunkiem jej biodostępności jest utlenienie do Hg(II). Dalekosiężny transport rtęci drogą powietrzną i przyspieszone skutki globalnego ocieplenia stanowią poważne zagrożenie dla odległych regionów polarnych, takich jak Arktyka, gdzie obserwowany jest wzrost stężenia tego pierwiastka. Rtęć Hg(II), po przedostaniu się do ekosystemów poprzez mokrą i suchą depozycję, jest przyswajana przez organizmy, co może prowadzić do jej kumulacji w łańcuchu pokarmowym.
Aby zbadać zjawisko utleniania rtęci atmosferycznej w Oceanie Arktycznym, naukowcy zmierzyli stosunek jej izotopów w zooplanktonie, dorszu arktycznym, całkowitej frakcji gazowej, osadach, wodzie morskiej i pokrywie śnieżnej z Cieśniny Beringa, Morza Czukockiego i Morza Beauforta. Do rozróżniania Hg(0) i Hg(II) wykorzystali Δ200Hg. Wyniki ich analiz wskazują, że podobnie jak w innych oceanach, w otwartych wodach oceanicznych i biocie Arktyki rtęć pochodzi głównie z atmosferycznej depozycji Hg(II) oraz eksportu rzecznego.
Jednak o ile w oceanach na umiarkowanych szerokościach geograficznych dodatnie Δ200Hg wynikają głównie z utleniania Hg(0) w troposferze, w wodach Oceanu Arktycznego za biodostępną Hg(II) odpowiedzialna jest roślinność lądowa, przybrzeżne halogeny (rodniki bromu) i aerozole soli morskiej. Badanie to wskazuje nowe źródła i ścieżki przemian biochemicznych, w których Hg(0) staje się potencjalnym zagrożeniem ekologicznym dla bioty Oceanu Arktycznego.
3. Struggling with fish age, a comparison of otolith preparation techniques to unravel age and growth of boarfish
Silva M.I., Martins R., Sequeira V. et al. (2024). Struggling with fish age, a comparison of otolith preparation techniques to unravel age and growth of boarfish, Capros aper (Linnaeus, 1758). Sci Rep 14, 20282.
Do racjonalnego zarządzania komercyjną eksploatacją populacji ryb niezbędne jest właściwe rozpoznanie ich zasobów, struktury gatunkowej i dynamiki wiekowej. Jedną z powszechnych metod szacowania wieku ryb jest analiza otolitów, czyli elementów narządu równoważno-słuchowego ryb, położonego w mózgoczaszce wewnętrznej (endoneurocranium). Metody badań tych struktur nie są ujednolicone. Portugalscy naukowcy porównali stosowane techniki przygotowywania otolitów w celu oszacowania wieku kaprosza (Capros aper), które prowadziły do rozbieżnych wyników.
Poprzez porównanie dwóch metodologii badania starzenia się otolitów strzałkowych (całe otolity i otolity przecinane poprzecznie) badacze wykazali, że analizowanie całych struktur daje bardziej wiarygodne wyniki. Maksymalny wiek ryb ustalony tą metodą wynosił 15 lat. Opracowany wzorzec wzrostu wskazywał na jego dwufazowy przebieg, z szybszym tempem początkowym, do około 2,4 roku życia, który następnie zwalniał w okresie dojrzewania płciowego. Biorąc pod uwagę brak standardowego protokołu analizy wieku dla tego gatunku oraz istniejące niespójności dotyczące techniki i maksymalnego wieku szacowanego, autorzy podkreślają potrzebę wdrożenie ujednoliconego protokołu badawczego w celu zapewnienia porównywalności wyników.
4. The marine biodiversity impact of the Late Miocene Mediterranean salinity crisis
Agiadi K. Hohmann N., Gliozzi E., et al. (2024). The marine biodiversity impact of the Late Miocene Mediterranean salinity crisis. Science 385, 986-991.
Badanie historii zbiorników wodnych pozwala nam lepiej zrozumieć strukturę taksonomiczną zasiedlających je organizmów oraz rozpoznać czynniki je kształtujące. Międzynarodowy zespół naukowców przeprowadził kompleksową analizę skutków ekologicznych odcięcia Morza Śródziemnego od Atlantyku, które miało miejsce w miocenie w okresie od 5,97 do 5,33 mln lat temu. Wydarzenie to, zwane messyńskim kryzysem zasolenia (MSC, ang. Messinian Salinity Crisis), doprowadziło do niemal całkowitego wyschnięcia morza, pozostawiając jedynie kilka jezior hipersalinowych, podobnych do dzisiejszego Morza Martwego. Celem tych prac było ustalenie, czy MSC mogło doprowadzić do wymarcia bioty śródziemnomorskiej oraz ilościowe określenie zmian w bogactwie gatunkowym i beta-różnorodności tego obszaru przed, w trakcie i po kryzysie.
Na podstawie zapisów kopalnych naukowcy wykazali, że spośród ponad 2 tys. wyróżnionych gatunków morskich (zarówno endemicznych, jak i nieendemicznych), odnotowywanych od okresu messyńskiego, tylko 86 gatunków endemicznych przetrwało do pliocenu, podczas gdy 693 prawdopodobnie endemicznych gatunków śródziemnomorskich zniknęło.
W pierwszym etapie MSC (5,97 do 5,6 Ma) odnotowano niewiele gatunków morskich, jeszcze mniej w ostatnim (5,5 do 5,33 Ma), kiedy stwierdzono także obecność gatunków słodkowodnych i słonawowodnych migrujących z Paratetydy (obecnie nieistniejące Morze Sarmackie). Analiza zapisu kopalnego przed i po MSC wskazuje na wyginięcie bioty śródziemnomorskiej w czasie kryzysu. Rozpoznanie sposobu, w jaki MSC przekształcił ekosystemy śródziemnomorskie, umożliwia kwantyfikację odnowy biotycznej po kryzysach ekologicznych, a zaproponowany przez autorów model może zostać dostosowany do analizy podobnych zjawisk w innych regionach geograficznych, geologicznych, oceanograficznych i klimatycznych. Może przyda się w naszym kraju do oceny skutków kryzysu solnego na Odrze?
5. Upwind moisture supply increases risk to water security
Posada-Marín J., Salazar J., Rulli M.C. et al. (2024). Upwind moisture supply increases risk to water security. Nat Water.
Kolejna praca, która pokazuje, jak przyjęte założenia metodyczne wpływają na wynik badania i wnioskowanie, dotyczy sposobu podejścia do oceny bezpieczeństwa wodnego w zlewniach. Szacowania ryzyka wodnego zwykle uwzględniają zagrożenia w górnym biegu rzeki, które skutkują spadkiem dostępności wód w biegu dolnym. Jednak niektóre badania wskazują również na zasadność uwzględnienia w modelu podatności na kierunek wiatru. Rosnące zainteresowanie uwzględnianiem zależności od wiatru w ocenie ryzyka ma znaczenie, ponieważ opady nad dużymi obszarami lądu (duże zlewnie) mogą być modyfikowane przez wywołane wiatrem zmiany wielkości i czasu parowania wód do atmosfery.
Na podstawie globalnej oceny ryzyka bezpieczeństwa wodnego, przeprowadzonej dla 379 transgranicznych basenów hydrologicznych, naukowcy porównali wyniki dwóch podejść: oceny górnego biegu (upstream perspective) oraz oceny pod wiatr (upwind perspective). Tradycyjna perspektywa górnego biegu analizuje zagrożenia i podatność geofizyczną w granicach zlewni. Perspektywa pod wiatr koncentruje się na zagrożeniach i podatności geofizycznej w obszarach, które przyczyniają się do zaopatrzenia basenów w wilgoć (czyli do zlewni opadów, również spoza zlewni powierzchniowej). Okazuje się, że uwzględnienie podaży wilgoci zwiększa ryzyko bezpieczeństwa wodnego o ponad 30 proc. w stosunku do podejścia tradycyjnego. Badanie to wskazuje na potrzebę uwzględnienia zależności od wilgotności i kierunku wiatru w globalnych ocenach ryzyka związanego z wodą.
