Fitoplankton adalah landasan pokok dari rantai makanan di laut. Sebagai produsen utama, menghidupi semua organisme mulai dari yang terkecil hingga yang berukuran besar seperti paus bungkuk. Organisme mikroskopis yang bekerja tanpa lelah di permukaan laut ini menyerap karbon dioksida dari atmosfer sebelum terlarut di permukaan atas lautan.
Melalui fotosintesis, fitoplankton menguraikan karbon dioksida menjadi oksigen. Sebagian karbon ini dibawa menuju ke dalam lautan ketika fitoplankton mati, dan sebagian lagi dibawa menuju lapisan samudera yang berbeda ketika fitoplankton dimakan oleh makhluk lainnya.
Di seluruh dunia, “pompa karbon biologis” ini mentransfer sekitar 10 gigaton karbon dari atmosfer ke laut dalam setiap tahun. Bahkan perubahan kecil dalam pertumbuhan fitoplankton dapat memengaruhi konsentrasi karbon dioksida di atmosfer, yang akan meningkatkan suhu permukaan global.
Sekarang, para ilmuwan di MIT, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), telah menemukan bukti bahwa produktivitas fitoplankton terus menurun di Atlantik Utara, salah satu cekungan laut paling produktif di dunia.
Dalam sebuah makalah yang diteritkan di Nature , para peneliti melaporkan bahwa produktivitas fitoplankton di wilayah penting ini telah turun sekitar 10 persen sejak pertengahan abad ke-19 dan saat dimulainya era Industri. Penurunan ini bertepatan dengan kenaikan suhu permukaan secara konstan selama periode waktu yang sama.
Matthew Osman, penulis utama makalah dari MIT dan Program Gabungan MIT / WHOI dalam Oseanografi, mengatakan ada indikasi bahwa produktivitas fitoplankton mungkin telah menurun lebih mengkhawatirkan karena suhu yang terus meningkat sebagai akibat dari perubahan iklim yang disebabkan oleh manusia.
Osman dan rekan-rekannya mencari tren dalam produktivitas fitoplankton menggunakan senyawa molekuler asam metanasulfonat atau MSA. Ketika fitoplankton bermekaran, mikroba tertentu memancarkan dimetilsulfida, atau DMS, semacam aerosol yang terangkat ke atmosfer dan akhirnya terurai menjadi aerosol sulfat, atau MSA, yang kemudian diendapkan di permukaan laut atau daratan oleh angin.
“Tidak seperti sulfat, yang dapat memiliki banyak sumber di atmosfer, diakui sekitar 30 tahun yang lalu bahwa MSA memiliki aspek yang sangat unik, yaitu bahwa ia hanya berasal dari DMS, yang pada gilirannya hanya berasal dari fitoplankton yang bermekaran,” Kata Osman. “Jadi, MSA apa pun yang Anda ukur, Anda bisa yakin hanya memiliki satu sumber unik – fitoplankton.”
Di Atlantik Utara, fitoplankton kemungkinan menghasilkan MSA yang diendapkan ke utara, termasuk melintasi Greenland. Para peneliti mengukur MSA di inti es Greenland – dalam hal ini menggunakan kolom salju dan es sepanjang 100 hingga 200 meter yang mewakili lapisan peristiwa salju yang pernah terjadi sebelumnya yang dipertahankan selama ratusan tahun.
“Mereka pada dasarnya adalah lapisan es sedimen yang telah menumpuk satu sama lain selama berabad-abad, seperti pancake,” kata Osman.
Secara keseluruhan tim menganalisis 12 inti es, masing-masing dikumpulkan dari lokasi berbeda di lapisan es Greenland oleh berbagai kelompok dari tahun 1980-an hingga saat ini. Osman dan penasihatnya Sarah Das, seorang ilmuwan di WHOI dan rekan penulis, mengumpulkan salah satu inti selama ekspedisi pada April 2015.
Tim menggabungkan keahlian para peneliti di berbagai laboratorium di seluruh dunia dalam menganalisis masing-masing dari 12 inti es untuk pengujian MSA. Di semua 12 catatan, mereka mengamati penurunan yang mencolok dalam konsentrasi MSA, dimulai pada pertengahan abad ke-19, sekitar awal era Industri ketika produksi gas rumah kaca skala besar dimulai. Penurunan MSA ini berkaitan langsung dengan penurunan produktivitas fitoplankton di Atlantik Utara.
“Ini adalah pertama kalinya kami secara kolektif menggunakan catatan inti es MSA ini dari seluruh Greenland, dan mereka menunjukkan sinyal yang koheren ini. Kami melihat penurunan jangka panjang yang berasal dari waktu yang bersamaan dengan ketika kami mulai mengganggu sistem iklim dengan emisi gas rumah kaca skala industri,”kata Osman.
“Atlantik Utara adalah daerah yang sangat produktif, dan ada ekonomi perikanan multinasional yang sangat besar terkait dengan produktivitas ini. Setiap perubahan di dasar rantai makanan ini akan memiliki efek berjenjang yang pada akhirnya akan kita rasakan di meja makan kita. ”
Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah menemukan bukti bahwa AMOC melemah, suatu proses yang masih belum dipahami dengan baik tetapi mungkin sebagian karena suhu pemanasan meningkatkan pencairan es Greenland. Pencairan es ini telah menambahkan gelombang air tawar yang kurang padat menuju Atlantik Utara, yang bertindak untuk membuat stratifikasi, atau memisahkan lapisan-lapisannya, seperti minyak dan air, mencegah nutrisi di kedalaman untuk naik ke permukaan. Pelemahan sirkulasi samudera yang dipicu oleh pemanasan ini bisa menjadi penyebab berkurangnya fitoplankton. Ketika atmosfer menghangatkan laut bagian atas secara umum, itu juga dapat memajukan stratifikasi lautan, memperburuk produktivitas fitoplankton.
“Ini bukan kabar baik, tetapi kesimpulannya adalah kita tidak bisa lagi mengklaim ketidaktahuan. Kami memiliki bukti bahwa ini sedang terjadi, dan itulah langkah pertama yang secara inheren harus Anda lakukan untuk memperbaiki masalah, apapun bentuknya.”
Karena fitoplankton sangat penting untuk biologi dan iklim lautan, setiap perubahan dalam produktivitas mereka dapat memiliki pengaruh signifikan terhadap keanekaragaman hayati, perikanan dan pasokan makanan manusia, dan laju pemanasan global.