Pod powierzchnią morza działa ogromny, niewidzialny świat.
Miliardy mikroskopijnych organizmów poruszają się wraz z wodą, przekształcają światło słoneczne w materię organiczną, wydzielają tlen i stają się pokarmem dla kolejnych ogniw oceanicznego życia. Nie mają uszu, ale to nie znaczy, że otaczające dźwięki mijają je bez śladu.
Nawet plankton istnieje we wspólnej przestrzeni fizycznej — wśród prądów, ciśnienia, światła, sygnałów chemicznych i wibracji wody.
Nowe badanie wykazało: niskoczęstotliwościowy szum pracujących morskich farm wiatrowych może zmieniać procesy zachodzące w naturalnej społeczności planktonu. Już po 22 godzinach ekspozycji fitoplankton zaczął rosnąć szybciej, a bilans tlenowy wody się zmienił.
Ocean odpowiedział na ludzki dźwięk tam, gdzie naukowcy niemal nie spodziewali się usłyszeć odpowiedzi.
Eksperyment wśród norweskich wód
Badanie przeprowadził międzynarodowy zespół pod kierownictwem Justine Courboules i bioakustyka morskiego Any Širović z Norweskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii — NTNU. W pracy uczestniczyli także specjaliści z Uniwersytetu w Montpellier, CNRS, Ifremer, Królewskiego Belgijskiego Instytutu Nauk Przyrodniczych oraz Uniwersytetu Hamburskiego.
Projekt sfinansowała Norweska Rada ds. Badań w ramach programu PURE WIND, poświęconej wpływowi dźwięku morskiej energetyki wiatrowej na ekosystemy.
Jak odtworzyć szum elektrowni w morzu
Badacze chcieli zbliżyć eksperyment do rzeczywistego środowiska oceanicznego. Dlatego nie hodowali jednego laboratoryjnego gatunku w sterylnych warunkach, lecz wykorzystali naturalną społeczność przybrzeżnej laguny, obejmującą fitoplankton i żywiący się nim zooplankton.
Próbki umieszczono w naczyniach eksperymentalnych — mikrokosmosach znajdujących się bezpośrednio w środowisku morskim. Następnie pod wodą odtwarzano rzeczywiste nagrania pracującej morskiej elektrowni wiatrowej.
Eksperyment obejmował trzy tryby dźwiękowe:
- grupę kontrolną, słyszącą wyłącznie naturalne tło laguny — około 80 dB względem 1 µPa;
- średni poziom szumu — około 94 dB;
- podwyższony poziom — około 106 dB.
Oddziaływanie obejmowało częstotliwości od 50 do 2400 herców i trwało 22 godziny.
Podwodnych decybeli nie można bezpośrednio porównywać ze znanymi wartościami hałasu w powietrzu: w wodzie stosuje się inną wielkość odniesienia, a sam dźwięk rozchodzi się inaczej. Dlatego podane liczby charakteryzują różnice między warunkami eksperymentu, ale nie oznaczają, że plankton znajdował się w pobliżu źródła porównywalnego pod względem głośności ze sprzętem domowym czy koncertem.
Naukowcy mierzyli tempo wzrostu fitoplanktonu, intensywność jego zjadania przez zooplankton oraz zmianę stężenia tlenu.
Co zmieniło się w ciągu 22 godzin
W grupach poddanych odtwarzaniu szumu elektrowni wiatrowej fitoplankton rósł w sposób statystycznie istotny szybciej niż w warunkach kontrolnych.
Jednocześnie w wodzie obserwowano korzystniejszy bilans tlenowy. Autorzy uważają, że może to świadczyć o wzmożonej produkcji pierwotnej — procesie, w którym mikroskopijne glony i sinice wykorzystują światło do tworzenia materii organicznej i uwalniają tlen.
Przy tym tempo, z jakim zooplankton zjadał fitoplankton, nie różniło się istotnie między trzema grupami.
Powstaje niezwykły obraz: produkcja biomasy roślinnej się zmieniła, a jej konsumpcja w ramach krótkiego eksperymentu pozostała w przybliżeniu taka sama.
Nie można jednak uznać tego za dowiedzioną korzyść płynącą z hałasu.
Przyspieszony wzrost jednego ogniwa może zaburzać dotychczasowy stosunek procesów. Jeśli produkcja i konsumpcja materii organicznej zaczną się rozchodzić, z czasem może to wpłynąć na reżim tlenowy, obieg składników odżywczych, przezroczystość wody i rozmieszczenie energii w sieci troficznej.
Na razie to tylko możliwe następstwa. Praca pokazała krótkotrwałą reakcję, ale nie prześledziła, do czego doprowadzi ona po tygodniach, miesiącach czy latach.
Jak plankton może reagować na dźwięk
Słowo „usłyszał” jest tu obrazem.
Fitoplankton nie odbiera dźwięku tak jak człowiek, wieloryb czy ryba. Ale dźwięk to fizyczny ruch: fale ciśnienia i drgania cząsteczek wody. Mogą one oddziaływać na mikroskopijne organizmy bezpośrednio lub zmieniać warunki wokół nich.
Możliwych mechanizmów jest kilka. Drgania mogą wpływać na mieszanie się wody, kontakt komórek ze składnikami odżywczymi, ich położenie względem światła, stan fizjologiczny oraz wzajemne oddziaływania między uczestnikami zbiorowiska.
Jednak nowe badanie nie ustala, który konkretnie mechanizm wywołał przyspieszenie wzrostu. Odnotowuje sam fakt reakcji naturalnego zbiorowiska na określony krótkotrwały reżim dźwiękowy.
Aby zrozumieć łańcuch przyczynowy, potrzebne będą dodatkowe eksperymenty: z pojedynczymi gatunkami i zbiorowiskami mieszanymi, o różnym czasie trwania oddziaływania, częstotliwościach, poziomach sygnału i warunkach środowiska.
Fundament życia oceanicznego
Fitoplankton łatwo przeoczyć. Pojedyncza komórka może być niewidoczna gołym okiem, ale razem te organizmy wykonują pracę w skali planetarnej.
Stanowią podstawę wielu morskich sieci troficznych. Żywi się nimi zooplankton, który staje się pokarmem dla ryb, ptaków i ssaków morskich. Fitoplankton uczestniczy w produkcji znacznej części tlenu biosfery i wiąże węgiel, którego część z czasem trafia do głębszych warstw oceanu.
Dlatego zmiana jego wzrostu to nie drobne zdarzenie ograniczone do naczynia eksperymentalnego. To sygnał o możliwym oddziaływaniu na początek łańcucha, od którego zależą znacznie większe formy życia.
Wcześniej badania podwodnego hałasu koncentrowały się głównie na wielorybach, delfinach, rybach i innych zwierzętach wykorzystujących dźwięk do komunikacji, orientacji i poszukiwania pokarmu. Nowa praca rozszerza pytanie: co się dzieje, gdy przemysłowe brzmienie dociera do organizmów, które nie mają typowego układu słuchowego, ale istnieją w tym samym środowisku fizycznym?
Zielona energia też ma dźwięk
Morska energetyka wiatrowa jest niezbędna do ograniczenia zależności od paliw kopalnych. Jednak źródło energii bardziej przyjazne środowisku nie staje się całkowicie niewidoczne dla przyrody.
Szczególnie głośne mogą być prace budowlane — na przykład wbijanie pali przy instalacji fundamentów turbin. Ale także już działające instalacje wytwarzają stałe niskoczęstotliwościowe drgania: obrót łopat, ruch mechanizmów i wibracje konstrukcji przenoszą się przez fundament do wody i dna morskiego.
Badanie nie dowodzi, że morskie elektrownie niszczą zbiorowiska planktonu. Nie ocenia też konkretnej działającej elektrowni wiatrowej jako całości. Naukowcy odtwarzali jej nagrania w kontrolowanym eksperymencie mikrokosmosowym.
Ale praca pokazuje, że przy projektowaniu morskiej energetyki nie wystarczy brać pod uwagę tylko widocznych zwierząt. Podwodny dźwięk może rozchodzić się przez różne poziomy ekosystemu, w tym przez jego mikroskopijny fundament.
Być może przyszłe turbiny trzeba będzie oceniać nie tylko po ilości wytworzonej energii, ale także po śladzie akustycznym, który pozostawiają w morzu.
O czym przypomniał nam dziś ocean?
O tym, że w żywym systemie nie ma naprawdę małych uczestników ani izolowanych oddziaływań.
Człowiek stawia turbinę, aby przekształcić ruch powietrza w elektryczność. Mechanizm wytwarza drgania. Drgania wchodzą do wody. Woda przekazuje je mikroskopijnym komórkom — i wewnątrz niewidzialnego zbiorowiska zmienia się bieg życia.
Nawet najcichszy technologiczny szum staje się częścią oceanicznej przestrzeni. Wchodzi do wspólnej partytury razem z prądami, ruchem zwierząt, szeptem osadów i naturalnymi drganiami samej wody.
Ocean przypomniał nam: każda stworzona przez człowieka technologia wchodzi w relację z życiem, które już istnieje. Dlatego prawdziwa ekologiczność zaczyna się nie tylko od czystego źródła energii, ale także od zdolności usłyszenia odpowiedzi całego systemu — aż po jego najmniejszych mieszkańców.
Plankton nie ma uszu. Ale ocean przekazał mu nasz dźwięk — a życie odpowiedziało zmianą swojego rytmu.
