Konferenci Aquafluo zahájil úvodní přednáškou světově uznávaný oceánograf prof. Paul Falkowski, který se letos stal členem prestižní americké National Academy of Sciences. Působí v Ústavu mořských a pobřežních věd a na katedře geologie na Rutgers University, kde se ve svém výzkumu zaměřuje na společnou evoluci biologických a fyzikálních systémů. I přes bohatě naplněný program si prof. Falkowski našel chvíli a poskytl Akademickému bulletinu krátký rozhovor, místy \"prostoupený\" vůní tajemného oceánu.
Začátkem května jste byl zvolen členem prestižní americké National Academy of Sciences. Změnilo to nějak Vaše dosavadní plány?Zvolení si velice vážím, bylo pro mě velkým překvapením. Jestli změnilo mé plány? Myslím, že trochu ano, protože bych se v budoucnu měl jako člen Akademie více podílet na energetické politice USA. Budu usilovat o přetvoření energetické politiky a s ní související administrativy, což nebude lehký úkol. Mám ale hodně kolegů v Akademii a ve vládních laboratořích, kde jsem dříve mnoho let pracoval, kteří mají zájem, aby se Spojené státy americké v oblasti energetiky a souvisejících technologií posílily.
Myslím, že zvolení s sebou přináší i větší míru zodpovědnosti. Každý nově zvolený člen, a to zejména v mladém věku, by se měl této výsady a příležitosti, jež mu byla dána, chopit a učinit tak něco pro společnost.
V roce 2002 jste publikoval studii, ve které se zmiňujete, že mořský fytoplankton hraje zásadní roli v regulaci globálního klimatu. Napsal jste, že může být použitý také ke zmírnění globálního oteplování. Jak se tato problematika během pěti let vyvinula?
Nemyslím si, že by se měl právě mořský fytoplankton stát efektivním řešením v boji s globálním oteplováním. Ve světě existuje mnoho společností, zejména ve Spojených státech, které se snaží zvyšovat množství fytoplanktonu v oceánech přidáním živin, např. roztoku železa. V krátkém výhledu sice fytoplankton může CO2 z atmosféry odstranit, ale v dlouhodobém horizontu může vést k opětovnému globálnímu oteplení vypuštěním metanu a oxidu dusného do atmosféry, jež jsou v produkci skleníkového efektu mnohem silnější.
Proto si myslím, že navázání uhlíku biologickými procesy, ať už pozemskými rostlinami či mořským fytoplanktonem, nebude pro odstranění oxidu uhličitého z atmosféry dostatečným řešením.
Domnívám se, že se v budoucnosti podaří nalézt mnohem lepší způsoby snížení množství oxidu uhličitého v atmosféře. Například vyvázání chemickou cestou a následné uložení anorganických uhlíkatých sloučenin ve vytěžených dolech nebo ropných polích.
Vliv fytoplanktonu na globální cyklus uhlíku prof. Paula Falkowskeho popisuje obrázek: cyklus uhlíku na zemi může dramaticky ovlivnit globální klima v závislosti na relativních množstvích oxidu uhličitého, který se vymění mezi (žluté a zelené šipky) atmosférou a svrchní částí oceánu přibližně každých šest let. Rostlinám podobné organismy – fytoplankton – hrají v tomto cyklu čtyři zásadní úlohy. Tito mikroskopičtí obyvatelé oceánů ročně zabudují do svých buněk asi 50 miliard tun uhlíku vlivem fotosyntézy, která je často stimulována železem pocházejícím z navátého prachu (1).
Fytoplankton také dočasně skladuje CO2 v hlubinách oceánu díky biologické pumpě – 1 až 10 % asimilovaného uhlíku se může usadit v mořských hlubinách, kde se opět uvolňuje v podobě CO2 při rozkladu mrtvých buněk (2). Během stovek let se kvůli stoupavým proudům dostává rozpuštěný plyn a další živiny zpět do sluncem ozářených povrchových vod.
Malá část na dně usazené organické hmoty není recyklována, ale stává se součástí ropných ložisek nebo usazených hornin na dně moře. Část uhlíku vázaného v horninách uniká jako plynný CO2 a znovu vstupuje do atmosféry během vulkanických činností po milionech let subdukce a metamorfózy uvnitř naší planety (3). Spalování fosilních paliv naopak vrací CO2 do atmosféry asi milionkrát rychleji (4). Mořský fytoplankton a suchozemské lesy nemohou přirozeně vstřebávat CO2 tak rychle, aby zmírnily jeho nárůst; důsledkem toho je, že se globální cyklus uhlíku dostal mimo rovnováhu a planeta se otepluje. Někteří odborníci navrhují napravit tuto nerovnováhu tím, že se oceány uměle obohatí ředěnými roztoky železa, čímž se stimuluje fotosyntéza fytoplanktonu, a tudíž i biologická pumpa.
S oceánografem Johnen Ravenem jste spoluautory publikace Fotosyntéza ve vodě. Vaše fluorescenční metoda na nedestruktivní měření fotosyntézy fytoplanktonu v reálném čase byla dokonce patentována. Mohl byste ji "lehce" přiblížit?
Tento systém je velmi jednoduchou, elegantní cestou, která je schopna měřit změnu fluorescence chlorofylu i při velmi nízkých koncentracích, a to pomocí rychlých záblesků. Z fluorescence dokážeme určit aktivitu fotosyntézy řas a sinic, aniž bychom se jich dotkli. Jeden z mých kolegů, Zbigniew S. Kolber, pracuje na stejném systému pro měření z letadel a také máme podmořskou verzi, kterou používáme na lodích. Tento systém je schopný určit i aktivitu fotosyntézy oceánů v reálném čase. Pomocí této techniky můžete měření vykonávat na dálku. Přístroj plánujeme zabudovat do autonomních podmořských kluzáků, jež mohou samostatně zmapovat například celý Antarktický oceán, zatímco vy sedíte za svým počítačem v Praze nebo New Brunswicku. Díky moderním technologiím se k vám data dostávají v reálném čase přes satelit.
Jste mimo jiné členem NASA a působíte též v týmu Mars Architecture Mission. V současnosti se vedou časté diskuze věnované planetě Mars a novým objevům vody na této planetě. Ráda bych se Vás zeptala, zda se zde voda skutečně nachází a jak daleko je výzkum v této oblasti?
Z radarových ozvěn víme, že se pod povrchem planety Mars nacházejí rozsáhlé zásoby zmrzlé vody. Mars však měl určitě vodu v tekutém stavu i na svém povrchu. Pravděpodobně před 2,5 miliardy let se tektonický systém Marsu vyčerpal, protože planeta je velmi malá a nevytvářela v jádře dostatečné množství radioaktivního tepla, aby mohl tektonický systém nadále fungovat. Atmosféru patrně odfoukl sluneční vítr a planeta zamrzla. Já se nyní spolu s evropskými kolegy aktivně podílím na programu "hledači planet", v němž se snažíme vyhledat planety s atmosférou, jež se nacházejí přibližně 30 až 40 světelných let od Země. Předpokládáme, že se jich v této oblasti vyskytuje asi 6000, z nichž by se mohlo zhruba 10 % podobat naší Zemi. Pomocí infračerveného systému lze poznat hvězdu v pozadí a přímo sledovat infračervené absorpční spektrum atmosféry dané planety. Domnívám se, že se tak dozvíme o existenci života na planetách mimo náš sluneční systém a že téma bude velice aktuální kolem roku 2050.
Letošní konference Aquafluo, zaměřená na využití fluorescenčních metod při studiu jednotlivých buněk, monitorování korálových útesů i sledování fotosyntézy z družic, byla první svého druhu. Sešly se na ní desítky oceánografů z celého světa. Nepřekvapuje Vás, že se koná právě v České republice, která nemá přístup k moři ani k oceánu?
Ano, je to legrační. Ale máte dva oceánografy, Ondřeje Prášila a Michala Koblížka z Mikrobiologického ústavu AV ČR v Třeboni, kteří pracovali jako postdoktorandi v mé laboratoři v Americe a měli k oceánu přístup. Navíc je zde také řada studentů, kteří se oceánem zabývají. Mnoho zemí, např. Švýcarsko, si vybudovalo v oceánografii silné zázemí, tudíž mě to, že se konference koná v Česku překvapuje jen trochu. Je velmi zajímavé, že Česká republika může k výzkumu oceánů přispívat, aniž by k nim měla přímý přístup. A pokud jsou zde další mladí čeští studenti s nadšením pro oceánografii, ať jen pokračují.
Co považujete za další krok ve Vámi zkoumané oblasti – společné evoluci biologických a fyzikálních systémů?
Další krok vidím v podrobném prozkoumání vazby biologicko-chemických cyklů, nejen pouze cyklu oxidu uhlíku, ale především cyklu dusíku a metanu. Musíme je pochopit proto, abychom zachovali planetu obyvatelnou. Ve skutečnosti je to tak, že některé mikroorganismy udržují planetu navzdory nám samým. Musíme pochopit, jak tyto organismy chod planety udržují a co bychom měli dělat my.
GABRIELA ŠTEFÁNIKOVÁ
English
