Lautan yang memanas telah menyebabkan tingkat fitoplankton, seperti sampel campuran diatom bersel tunggal dan pembentukan rantai seperti yang digambarkan di atas, menurun 40 persen sejak 1950. Foto oleh Richard Kirby
Dua minggu lalu, sekelompok pelaut di lepas pantai Selandia Baru membungkuk ke sisi kapal mereka, menjatuhkan sebuah alat ke Samudra Pasifik dan menyaksikannya menghilang. Menggunakan aplikasi yang mereka unduh ke telepon pintar, mereka mencatat pembacaan dari perangkat bawah air, bersama dengan lokasi GPS mereka dan suhu air. Hanya dalam beberapa menit, mereka telah menjadi peserta pertama dalam program baru yang diluncurkan oleh Institut Kelautan Universitas Plymouth di Inggris yang memungkinkan ilmuwan warga negara untuk membantu ahli iklim mempelajari dampak perubahan iklim di lautan.
Para pelaut Kiwi sedang mengukur konsentrasi fitoplankton, mikroorganisme yang hidup di permukaan laut. Fitoplankton, juga disebut mikroalga, menghasilkan setengah dari oksigen di udara yang kita hirup dan bertanggung jawab atas 50 persen fotosintesis Bumi. Paus, ubur-ubur, udang, dan biota laut lainnya berpesta di atasnya, menjadikannya bagian penting dari rantai makanan laut.
Fitoplankton membutuhkan suhu air tertentu untuk berkembang (ini bervariasi secara regional), dan tanpa kondisi yang disukai ini, mereka berkurang dalam jumlah atau bermigrasi untuk mencari air yang optimal. Ketika tingkat atas lautan Bumi telah memanas sebesar 0, 59 derajat Fahrenheit pada abad yang lalu, jumlah fitoplankton di seluruh dunia turun sekitar 1 persen setiap tahun, menurut sebuah studi 2010 yang diterbitkan dalam jurnal Nature
Faktanya, penelitian ini menunjukkan bahwa konsentrasi fitoplankton telah menurun sebanyak 40 persen sejak 1950. Penurunan ini bergabung dengan pemutihan karang, kenaikan permukaan laut, pengasaman laut dan perlambatan sirkulasi air dalam (yang mempengaruhi suhu air dan pola cuaca) sebagai korban perubahan iklim di lautan.
Penurunan populasi fitoplankton ini meresahkan karena peran organisme ini dalam jaring makanan laut. "Terlepas dari ukuran mikroskopisnya, fitoplankton ... adalah pertanda perubahan iklim dalam sistem perairan, " tulis para penulis studi 2011 tentang fitoplankton dan perubahan iklim yang diterbitkan dalam jurnal Proceedings of the Royal Society . Jadi, memahami bagaimana mahluk laut lainnya akan bergerak ketika perubahan iklim bergantung pada seberapa drastis tingkat fitoplankton terus menurun.
Efek dari kekurangan makanan pada ikan besar, lautan terbuka seperti ikan pedang dan tuna, yang sudah menderita karena penangkapan yang berlebihan, juga dapat menimbulkan masalah bagi manusia. "Kami meremas dari kedua ujungnya, " Paul Falkowski, yang mengelola Laboratorium Biofisika Lingkungan dan Ekologi Molekuler Rutgers University, mengatakan kepada Nature . "Kami menangkap ikan laut dengan pasti. Sekarang kita melihat ada tekanan dari dasar rantai makanan. ”
Meskipun penting, para ilmuwan telah berjuang untuk memantau fitoplankton, dan menganalisis semua lautan di Bumi menghadirkan rintangan logistik yang jelas. Tantangan-tantangan itu menjadi jelas setelah satu studi baru-baru ini menyimpulkan bahwa perubahan iklim tidak bisa disalahkan karena berkurangnya tingkat fitoplankton dan yang lain membantah bahwa fitoplankton menghilang sama sekali - memicu perdebatan dalam komunitas ilmiah. Masuki studi Plymouth, yang berupaya mengakhiri pertikaian dan mengisi kekosongan dalam penelitian fitoplankton dengan memanfaatkan jutaan pelaut dan nelayan yang berlayar di lautan dunia untuk membantu mengukur kadar fitoplankton di hulu perairan.
Program ini mengandalkan aplikasi Secchi, aplikasi smartphone baru yang dirancang oleh para ilmuwan Plymouth yang diberi nama untuk Secchi Disk (PDF) —sebuah peralatan yang telah digunakan untuk mengukur kekeruhan dalam air sejak penemuannya pada tahun 1865 oleh ilmuwan Italia Pietro Angelo Secchi . "Ini bisa dibilang item paling sederhana dari peralatan pengambilan sampel laut, " kata Richard Kirby dari Plymouth, seorang ahli biologi plankton yang memimpin proyek tersebut, kepada Surprising Science.
Ahli biologi Plankton, Richard Kirby, menurunkan Secchi Disk ke Plymouth Sound milik Britania. Foto milik Richard Kirby
Ketika seorang ilmuwan warga pelaut siap menggunakan aplikasi, langkah pertama adalah membuat Secchi Disk (instruksi disertakan). Piringan putih kecil - terbuat dari plastik, kayu atau logam - melekat pada pita pengukur di satu sisi dan berat di sisi lain. Anda memegang pita pengukur dan menurunkan disk secara vertikal ke dalam air laut, dan begitu menghilang dari penglihatan, Anda mencatat kedalaman pada pita pengukur. Angka ini, "Kedalaman Secchi, " mencerminkan transparansi kolom air, yang dipengaruhi oleh jumlah partikel yang ada. "Jauh dari muara dan daerah di mana kekeruhan kolom air dapat dipengaruhi oleh sedimen yang tersuspensi, Kedalaman Secchi berbanding terbalik dengan biomassa fitoplankton, " kata Kirby. Kedalaman Secchi juga memberi tahu para ilmuwan kedalaman dimana cahaya mendukung kehidupan di air.
Anda memasukkan kedalaman Secchi dan lokasi GPS pada ponsel cerdas Anda (koneksi jaringan tidak diperlukan untuk ini) ke dalam aplikasi. Peneliti Plymouth menerima data segera setelah Anda mendapatkan kembali konektivitas jaringan. Anda juga dapat mengunggah foto dan mengetikkan detail tambahan seperti suhu air (diukur dengan kapal) dan catatan tentang pengamatan visual – katakanlah, permukaan berbusa, plankton bloom atau sekawanan burung laut yang memberi makan.
Disk Secchi terendam di Plymouth Sound milik Britania. Foto oleh Richard Kirby
Para peneliti Plymouth berharap para pengguna laut di seluruh dunia akan berpartisipasi dalam penelitian ini, yang dengannya mereka akan membangun basis data dan peta lautan yang memetakan perubahan musiman dan tahunan di tingkat fitoplankton untuk membantu para ilmuwan mempelajari perubahan iklim dan lautan. "Satu orang yang merekam kedalaman Secchi dua kali sebulan selama beberapa tahun akan menghasilkan data yang berguna tentang laut lokal mereka, " kata Kirby. "Semakin banyak orang yang mengambil bagian, semakin besar proyek dan semakin penting dan berharga jadinya bagi generasi mendatang."
Kirby mencatat bahwa ilmuwan warga telah lama memberikan data berharga tentang perubahan jangka panjang terhadap lingkungan, dan melihat internet sebagai peluang besar untuk menyatukan upaya ilmuwan warga negara. "Kami sering melihat ke belakang dan berharap kami mulai memantau sesuatu tentang dunia alami, " katanya. "'Kalau saja kita mulai mengukur' x 'sepuluh tahun yang lalu.' Yah, tidak ada waktu seperti sekarang untuk memulai sesuatu untuk masa depan. "
