Kunnen bioluminescente 'wazige zeeën' worden voorspeld?

BURLINGTON, Vt. - Voor het eerst heeft een onderzoeker een "melkachtige zee" gevonden zonder afhankelijk te zijn van toeval.

Al eeuwenlang zijn zeelieden verbaasd en verbaasd over een zeldzaam fenomeen: het water rond hun schip dat oplicht zo ver als het oog reikt. Wetenschappers hebben moeite gehad om dergelijke melkachtige zeeën te bestuderen omdat ze geen manier hadden om te weten wanneer en waar er een zou voorkomen.

Maar nu heeft atmosferisch wetenschapper Justin Hudson van de Colorado State University in Fort Collins, met behulp van weer- en oceaan temperatuurgegevens, succesvol voorspeld - of beter gezegd, nage schreven - van een optreden van het fenomeen.

Op basis van historische rapporten van melkachtige zeeën samen met gegevens over lokale omstandigheden op dat moment, ontwikkelde Hudson een algoritme dat aangeeft wanneer en waar oceaanomstandigheden rijp zijn voor melkachtige zeeën. Dat algoritme leidde hem naar satellietbeelden gemaakt in 2017 van de Indische Oceaan ten zuiden van het eiland Java, Indonesië.

Een melkachtige zee - die nog nooit eerder was opgemerkt - verscheen precies waar zijn algoritme zei dat het zou zijn, rapporteerde Hudson op 24 juni tijdens een bijeenkomst van de American Meteorological Society.

Als dit methode verder wordt ontwikkeld, zegt Hudson dat het mogelijk zou kunnen worden om een melkachtige zee te voorspellen, zodat een onderzoeksschip een betere kans zou hebben om er een te bezoeken. Een nauwkeurige studie van melkachtige zeeën - gedacht wordt dat ze worden veroorzaakt door de bloei van algen en lichtgevende bacteriën - zou kunnen helpen verklaren hoe ze precies ontstaan en blijven bestaan, zegt hij.

Melkachtige zeeën zijn vooral gemeld in tropische wateren over de hele wereld. Op basis van rapporten van zeelieden uit de afgelopen twee eeuwen en satellietbeelden gemaakt sinds 2012, schat Hudson dat ze slechts twee tot drie keer per jaar voorkomen, meestal in de Arabische Zee en ten zuiden van Java. Maar dit is slechts een ruwe schatting, zegt hij. Schepen zijn niet altijd in de buurt en weersatellieten kunnen melkachtige zeeën alleen zien op maanloze nachten.

Tot nu toe is een melkachtige zee slechts één keer door wetenschappers onderzocht. In 1985 stuitte een Amerikaans onderzoeksschip van de marine toevallig op een in de Arabische Zee. De genomen watermonsters van die zee bevatten hoge concentraties van een algensoort genaamd Phaeocystis en een bacterie genaamd Vibrio harveyi. Wanneer deze bacteriën in een laboratorium in een fles worden gekweekt, zullen ze licht uitstralen wanneer hun concentratie stijgt.

Melkachtige zeeën, zegt Hudson, worden verondersteld te worden veroorzaakt wanneer oceaanomstandigheden een "natuurlijke fles" creëren, een watermassa waar temperatuur en de beschikbaarheid van voedingsstoffen een explosieve toename van algen en van de bacteriën die de algen als substraat gebruiken om op te groeien, mogelijk maken. Dit kan resulteren in dichtheden van meer dan 100 miljoen microben per milliliter over een uitgestrektheid soms groter dan 100.000 vierkante kilometer. Normaal gesproken bevat oceaanwater ongeveer 10 van deze bacteriën per milliliter.

"Er zijn nog zoveel dingen die we niet weten over [een melkachtige zee] behalve dat het moet worden veroorzaakt door bacteriën," zegt Steven Haddock, een marien bioloog aan het Monterey Bay Aquarium Research Institute in Moss Landing, Californië, die samenwerkt met Hudson aan melkachtige zeeënonderzoek. "Wat zijn de substraten die de groei van deze enorme hoeveelheden bacteriën voeden, en wat zijn de omgevingsfactoren die voorkomen dat ze worden verdund in het waterkolom?"

Om erachter te komen wanneer een melkachtige zee het meest waarschijnlijk zou zijn, verzamelde Hudson rapporten van melkachtige zeeën van 1960 tot 2023 ten zuiden van Java. Hij verwierf ook gelijktijdige milieu gegevens zoals de status van de El Niño Zuidelijke Oscillatie, wat leidt tot opwarming van het water in de Stille Oceaan maar ook de luchtdruk boven Indonesië verhoogt, en de Australische Moesson, die elke zomer in het zuidelijke deel regen naar de regio brengt. Nadat hij de verbinding had gemaakt tussen die twee sets gegevens, kon zijn algoritme hem wijzen op andere mogelijke voorgaande gebeurtenissen.

De benadering die werd gebruikt om terug te kijken in de tijd voor een melkachtige zee zou ook moeten werken met voorspelde oceaanomstandigheden, zegt Hudson, hoewel die onzekerder zijn dan geregistreerde. "Op basis van wat ik momenteel heb en weet, zou ik me niet op mijn gemak voelen om een voorspelling voor de toekomst te doen, behalve dat de periode tussen juni en oktober iets meer [waarschijnlijk] of minder waarschijnlijk zou zijn om een melkachtige zee te hebben." Hij hoopt het systeem voldoende te kunnen ontwikkelen om voorspellingen te kunnen doen voor een bepaalde maand.

Dergelijke voorspellingen zouden nog beter kunnen worden zodra meer bekend is over hoe de bacteriën en het omringende plankton interageren, zegt Youri Timsit, een bioloog aan het Mediterranean Institute of Oceanography in Marseille, Frankrijk, die niet betrokken was bij de studie. "Al deze organismen zouden zich op zeer grote schaal op het zeeoppervlak kunnen vermenigvuldigen op een collectieve en wederzijds versterkende manier."

Een andere belangrijke factor, aldus Timsit, kan de invloed zijn van nabijgelegen land, "zoals het inzaaien van zeeoppervlakken door winden die zand of sediment dragen. Deze verschijnselen komen veel voor in zeeën nabij woestijnen, zoals de Arabische Zee."