Hipoteza CLAW - CLAW hypothesis
| Część serii na |
| Plankton |
|---|
 |
Hipoteza CLAW proponuje ujemne sprzężenie zwrotne , które działają między oceanicznych ekosystemów i ziemskiego klimatu . Hipoteza szczególności proponuje zwłaszcza fitoplanktonu które wytwarzają siarczek dimetylu reagują na zmiany klimatu zmuszając , a te reakcje działać w celu ustabilizowania temperatury atmosfery ziemskiej . Hipoteza CLAW została pierwotnie zaproponowana przez Roberta Jaya Charlsona , Jamesa Lovelocka , Meinrat Andreae i Stephena G. Warrena i bierze swój akronim od pierwszej litery ich nazwisk.
Hipoteza CLAW
Hipoteza opisuje pętlę sprzężenia zwrotnego, która zaczyna się od wzrostu dostępnej energii słonecznej, działającej w celu zwiększenia tempa wzrostu fitoplanktonu poprzez efekt fizjologiczny (z powodu podwyższonej temperatury) lub zwiększoną fotosyntezę (z powodu zwiększonego napromieniowania ). Niektóre fitoplankton, takie jak kokolitoforydy , syntetyzują dimetylosulfoniopropionian (DMSP), a ich zwiększony wzrost zwiększa produkcję tego osmolitu . To z kolei prowadzi do wzrostu stężenia jego produktu rozpadu, siarczku dimetylu (DMS), najpierw w wodzie morskiej, a następnie w atmosferze. DMS utlenia się w atmosferze do dwutlenku siarki , co prowadzi do powstawania aerozoli siarczanowych . Aerozole te działają jak jądra kondensacji chmur i zwiększają liczbę kropel chmur, co z kolei podnosi zawartość wody w chmurach i powierzchni chmur. Powoduje to zwiększenie albedo chmur , co prowadzi do większego odbicia padającego światła słonecznego i zmniejszenia siły, która zainicjowała ten łańcuch zdarzeń. Rysunek po prawej przedstawia schemat podsumowujący . Zauważ, że pętla sprzężenia zwrotnego może działać w odwrotnym kierunku, tak że spadek energii słonecznej prowadzi do zmniejszenia zachmurzenia, a tym samym do wzrostu ilości energii słonecznej docierającej do powierzchni Ziemi.
Istotną cechą łańcucha interakcji opisanego powyżej jest to, że tworzy on pętlę ujemnego sprzężenia zwrotnego, dzięki której zmiana w systemie klimatycznym (zwiększony/zmniejszony dopływ energii słonecznej) jest ostatecznie przeciwdziałana i tłumiona przez pętlę. Jako taka, hipoteza CLAW stanowi przykład homeostazy w skali planetarnej lub złożonego systemu adaptacyjnego , zgodnego z hipotezą Gai sformułowaną przez jednego z pierwotnych autorów hipotezy CLAW, Jamesa Lovelocka.
Niektóre późniejsze badania hipotezy CLAW ujawniły dowody na poparcie jej mechanizmu, chociaż nie jest to jednoznaczne. Inni badacze sugerowali, że mechanizm podobny do CLAW może działać w ziemskim cyklu siarkowym bez wymogu aktywnego składnika biologicznego. Artykuł przeglądowy z 2014 r. skrytykował model za nadmierne uproszczenie i za to, że efekt może być znacznie słabszy niż proponowany.
Hipoteza anty-CLAW
W swojej książce z 2006 roku The Revenge of Gaia , Lovelock zaproponował, że zamiast dostarczać negatywnego sprzężenia zwrotnego w systemie klimatycznym, składniki hipotezy CLAW mogą działać, tworząc pętlę dodatniego sprzężenia zwrotnego .
Pod przyszłego globalnego ocieplenia , wzrost temperatury może rozwarstwia się oceanu światowego , zmniejszając dopływ substancji odżywczych z głębokiego oceanu do jego produkcyjnej strefy eufotycznej . W konsekwencji aktywność fitoplanktonu zmniejszy się wraz ze spadkiem produkcji DMS. W przeciwieństwie do hipotezy CLAW, ten spadek produkcji DMS doprowadzi do zmniejszenia jąder kondensacji chmur i spadku albedo chmur . Konsekwencją tego będzie dalsze ocieplenie klimatu, które może prowadzić do jeszcze mniejszej produkcji DMS (i dalszego ocieplenia klimatu). Rysunek po prawej przedstawia schemat podsumowujący.
Dowody na hipotezę anty-CLAW są ograniczone przez podobne niepewności, jak w przypadku pętli sprzężenia zwrotnego cyklu siarki w hipotezie CLAW. Jednak naukowcy symulujący przyszłą produkcję pierwotną oceaniczną znaleźli dowody na spadek produkcji wraz ze wzrostem stratyfikacji oceanów, co pozostawia otwartą możliwość istnienia takiego mechanizmu.