یک مطالعه چند ساله جدید توسط دانشمندان موسسه اقیانوس شناسی Woods Hole (WHOI) برای اولین بار نشان داد که چگونه تغییرات دمای اقیانوس ها بر گونه های کلیدی فیتوپلانکتون ها تأثیر می گذارد. این مطالعه که در شماره 21 اکتبر ژورنال Science منتشر شد، سطوح Synechococcu s - یک باکتری کوچک رایج در اکوسیستم های دریایی - را در نزدیکی سواحل ماساچوست طی یک دوره 13 ساله ردیابی کرد. این مطالعه نشان داد که با افزایش دمای اقیانوس ها در آن زمان، شکوفه های سالانه Synechococcus تا چهار هفته زودتر از حد معمول رخ می دهد، زیرا سلول ها در شرایط گرمتر سریعتر تقسیم می شوند.
هیدی سوسیک، زیست‌شناس WHOI، که این مطالعه را آغاز کرده است، می‌گوید: تغییراتی مانند این می‌تواند تأثیر عمده‌ای بر اکوسیستم‌های دریایی در سراسر جهان داشته باشد. او می‌گوید: "سینکوکوکوس و سایر فیتوپلانکتون‌ها نگهبان هستند. آنها می‌توانند به ما بگویند که چگونه یک اکوسیستم به تغییرات آب و هوایی واکنش نشان می‌دهد." "اگر دمای اقیانوس‌ها در قرن آینده به گرم شدن ادامه دهد، برخی از اکوسیستم‌ها می‌توانند بیشتر و بیشتر تحت سلطه فیتوپلانکتون‌های کوچک قرار گیرند و در نهایت منجر به تغییراتی شود که می‌تواند معیشت گونه‌های بزرگ‌تری مانند ماهی، نهنگ و پرندگان را تحت تاثیر قرار دهد."
تغییر به فیتوپلانکتون های کوچکتر چیز مطمئنی نیست. اگرچه Sosik و همکارانش مشاهده کردند که سلول های Synechococcus با گرم شدن شرایط سریعتر از حد معمول تکثیر می شوند، اندازه کلی شکوفه فیتوپلانکتون در طول مطالعه زیاد افزایش پیدا نکرد. تیم تحقیقاتی دریافت که با رشد سریعتر باکتری‌ها، آنها همچنین توسط تک یاخته‌های کوچک، ویروس‌ها و سایر موجودات تک سلولی که سینکوکوکوس را شکار می‌کنند، سریعتر مصرف می‌شوند.در نتیجه، سطوح کلی باکتری ها تقریباً از سال به سال ثابت می ماند، اگرچه زمان شکوفایی زودتر یا دیرتر با تغییر دمای آب تغییر می کرد.
"این برای ما غافلگیر کننده بود،" سوسیک می گوید. ما انتظار نداشتیم که با تغییر شکوفه های بهاری، فاصله بین Synechococcus و مصرف کنندگان وجود داشته باشد. این نشان می دهد که مصرف کنندگان قادر به ادامه دادن هستند. در نتیجه، او می‌گوید، این تعادل سال به سال منجر به چرخه شکوفایی مشابهی می‌شود، فقط با تغییر زمان.
کریستن هانتر-سیورا، نویسنده اصلی مقاله و فارغ التحصیل برنامه مشترک MIT-WHOI در اقیانوس‌شناسی، می‌افزاید: «سوال این است که «این تعادل چقدر پایدار است؟» "در آینده، آیا مصرف‌کنندگان می‌توانند ادامه دهند؟ عدم تطابق یک نگرانی بزرگ است. اگر شکوفه‌ها گسترش یابد یا زودتر در سال حرکت کند، موجودات سطح بالاتری که انتظار دارند در زمان خاصی از سال از آن مصرف‌کنندگان تغذیه کنند، ممکن است دلتنگ آنها به طور کامل."
تیم WHOI با استفاده از یک مدل ریاضی و داده های یک حسگر خودکار توسعه یافته توسط Sosik و همکارش در WHOI، Rob Olson به نام "FlowCytobot" که به مدت 13 سال به طور مداوم از آب دریا نمونه برداری می کرد، توانست نرخ تقسیم Synechococcus را تعیین کند.این دستگاه به طور خاص به دنبال ویژگی های فیزیکی سلول های Synechococcus است که تقریباً یک میکرومتر قطر دارند و حاوی ترکیباتی هستند که در زیر نور لیزر به رنگ های نارنجی و قرمز می درخشند. شمارش سلول‌ها با این روش به محققان این امکان را می‌دهد که تنها یک گونه از فیتوپلانکتون‌ها را در میان هزاران گونه موجود در آب دریا بسازند - این اولین باری است که یک آزمایش طولانی‌مدت از این نوع توانسته است این کار را انجام دهد.
سوسیک می گوید: «نگاه به فیزیولوژی در سطح گونه ها نوعی جام مقدس در محیط زیست دریایی است. هر گونه به روشی متفاوت با محیط خود در تعامل است، بنابراین برای درک تأثیرات چیزی مانند دما، بسیار مهم است که بتوانیم به یک مورد نگاه کنیم. تصویر وضوح تصویر. چیزی شبیه به این وجود ندارد."
Sosik خاطرنشان می کند:آزمایش‌های قبلی فیتوپلانکتون‌ها را در دوره‌های طولانی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای دنبال کرده‌اند، اما این نوع سنجش از دور تنها می‌تواند تصویری بزرگ از همه گونه‌های فیتوپلانکتون‌ها به محققان بدهد و نمی‌تواند آشکار کند که چه اتفاقی در حال رخ دادن است. نوع خاصی از ارگانیسمحتی "استاندارد طلایی" موجود برای تجزیه و تحلیل یک گونه از فیتوپلانکتون ها - شناسایی آن با دست در نمونه های آب دریا - محدودیت های خاص خود را دارد.
اگرچه این روش نگاهی بسیار دقیق به یک گونه خاص ارائه می دهد، سوسیک می گوید، تکیه بر نمونه های صحرایی می تواند تنها یک "عکس فوری" از یک لحظه خاص در اقیانوس ارائه دهد.
با این حال، Flow Cytobot بهترین های هر دو جهان را ارائه می دهد: به اندازه کافی برای اندازه گیری تغییرات در یک گونه منفرد حساس است و می تواند این کار را در شبانه روز انجام دهد و به محققان اجازه می دهد تغییرات جزئی در جمعیت فیتوپلانکتون ها را در دوره های زمانی طولانی مشاهده کنند.. دیوید گاریسون، مدیر اقیانوس‌شناسی بیولوژیکی بنیاد ملی علوم می‌گوید: «اکنون که فناوری مناسبی برای مطالعه جمعیت‌های فیتوپلانکتون‌ها در مقیاس‌های زمانی از ساعت‌ها تا هفته‌ها داریم، به درک بهتری از آنچه که بهره‌وری اکوسیستم‌های اقیانوسی ساحلی را کنترل می‌کند، به دست می‌آوریم. برنامه ای که بودجه تحقیقاتی را تامین می کند.
این واقعیت که Flow Cytobot می‌توانست Synechococcus را برای مدت طولانی - و در چنین فواصل منظم اندازه‌گیری کند - با نصب آن در رصدخانه ساحلی مارتا وینارد (MVCO)، سکویی از ابزارهای مستقر در ساحل جزیره ماساچوست امکان‌پذیر شد.. کابل‌هایی که هم برق و هم داده را حمل می‌کنند بین MVCO و یک آزمایشگاه کوچک در ساحل اجرا می‌شوند و به حسگرهای روی پلت فرم اجازه می‌دهند در تمام ساعات شبانه روز در زیر آب بمانند و در صورت انجام هر اندازه‌گیری به‌روزرسانی‌های بلادرنگ ارسال کنند.
اگرچه MVCO یک رصدخانه کوچک است، سوسیک اشاره می کند، رصدخانه های اقیانوسی بسیار بزرگ تری در حال حاضر در سواحل اقیانوس آرام و اقیانوس اطلس ایالات متحده و سایر مکان ها در سراسر جهان ساخته می شوند. این شبکه‌های جدید ممکن است مطالعات مشابهی را در آینده انجام دهند و نگاهی دقیق به اکوسیستم‌های اقیانوسی در سراسر جهان ارائه دهند. سوسیک می گوید: «نگاه به این نوع مقیاس زمانی، با این وضوح، بدون رصدخانه های اقیانوسی غیرممکن خواهد بود. «امیدوارم بتوانیم روی نوعی از نمونه‌بردارها و فناوری‌های تشخیص سرمایه‌گذاری کنیم که می‌تواند از آن پلتفرم‌های جدیدتر نیز به‌طور کامل استفاده کند.این واقعاً یک روش بسیار پیچیده‌تر برای اندازه‌گیری اکوسیستم‌ها نسبت به روش‌های موجود ما است.»
