Emisja metanu z dna jako mechanizm zwiększający stężenie soli odżywczych w toni wodnej
Czy uwalnianie pęcherzyków gazu z dna wpływa na stężenie składników odżywczych w morzu? Jeśli tak, to czy warunki hydrologiczne, głównie stratyfikacja gęstościowa w kolumnie wody, mają znaczenie w tym kontekście? Wreszcie, czy możemy zaobserwować jakikolwiek wpływ pór roku na ten fenomen? Odpowiedzi na te pytania zawarliśmy w naszej publikacji pt. Gas bubble release areas as new potential hot spots for water column enrichment with nutrients in eutrophicated sea (https://doi.org/10.1016/j.marenvres.2025.106981). Zapraszamy do przeczytania streszczenia artykułu.
Na potrzeby niniejszego badania postawiliśmy hipotezę, że emisja gazu (metanu) z osadu może zwiększać strumień soli odżywczych do toni wodnej. Aby przetestować hipotezę zbadaliśmy, w jaki sposób parametry fizyczno-chemiczne i stężenie składników odżywczych w toni wodnej nad miejscami wypływu gazu różnią się od pobliskich stacji referencyjnych, charakteryzujących się podobnymi warunkami środowiskowymi lecz pozbawionych wycieku gazu.
Badania zaplanowaliśmy w taki sposób, aby (1) móc przeanalizować czasową zmienność warunków hydrochemicznych w toni wodnej nad aktywnymi głębokowodnymi pokmarkami w Zatoce Gdańskiej oraz (2) zbadać wpływ emisji gazu na warunki fizyczno-chemiczne i stężenie soli odżywczych w różnych basenach południowego Bałtyku. Próbki i dane hydroakustyczne do pierwszej części badań zbieraliśmy podczas rejsów na r/v Oceanograf w listopadzie 2020 r., lutym i czerwcu 2021 r. oraz lutym i maju 2022 r. Drugi cel zrealizowaliśmy w oparciu o materiały zebrane w czterech różnych basenach M. Bałtyckiego: Zatoce Eckernförde, Zatoce Meklemburskiej, Basenie Arkońskim oraz Zatoce Gdańskiej. Badania prowadziliśmy z pokładu r/v Oceanograf w maju 2022 r. W każdym rejonie badawczym wyznaczyliśmy stacje z wypływem gazu oraz stacje referencyjne.
Uzyskane wyniki wskazują, że uwalnianie gazu zwiększa stężenie soli biogenicznych w wodzie nad osadem, gdyż ich stężenie (zwłaszcza fosforanów i krzemianów) w kolumnie wody nad miejscami wycieku metanu jest większe niż na stacjach referencyjnych. Dzieje się tak, ponieważ pęcherzyki gazu zaburzają strukturę osadu i zwiększają wymianę substancji na granicy wody i osadu.
Wpływ wypływu gazu na stężenie składników odżywczych w wodzie morskiej najłatwiej można zaobserwować, gdy w toni wody występuje silnie zaznaczona piknoklina. Podwyższonego stężenia substancji w wodzie pod piknokliną można spodziewać się szczególnie jesienią, kiedy w osadach rozkładana jest duża ilość materii organicznej oraz wzrasta intensywność wypływu gazu z dna.
Składniki odżywcze uwalniane z osadów mogą być transportowane do warstwy eufotycznej poprzez upwelling i nasilone w sezonie jesienno-zimowym mieszanie, a następnie wspierać produkcję fitoplanktonu w kolejnych sezonach. W dłuższej skali czasowej może to podtrzymywać eutrofizację i spowalniać proces poprawy stanu wód, nawet jeśli dopływ składników