Όταν σκεφτόμαστε ποιος μας προσφέρει το οξυγόνο που αναπνέουμε, το μυαλό μας πηγαίνει συνήθως στα δέντρα και στα μεγάλα δάση. Κι όμως, ένα τεράστιο μέρος της παραγωγής οξυγόνου στη Γη γίνεται μέσα στο νερό, χάρη σε μικροσκοπικούς οργανισμούς που συχνά δεν μπορούμε καν να δούμε.
Τα φύκια και ιδιαίτερα τα μικροφύκη του φυτοπλαγκτού συμμετέχουν σε μια από τις σημαντικότερες φυσικές διαδικασίες του πλανήτη. Παράγουν οξυγόνο, χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα και στηρίζουν τη ζωή στους ωκεανούς. Μπορούν, όμως, πραγματικά να καθαρίσουν και τον αέρα που αναπνέουμε;
Πώς παράγουν οξυγόνο τα φύκια;
Τα περισσότερα φύκια που φωτοσυνθέτουν χρησιμοποιούν την ενέργεια του ηλιακού φωτός για να μετατρέψουν το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα σε οργανικές ουσίες, απελευθερώνοντας οξυγόνο. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται φωτοσύνθεση και αποτελεί βασικό μηχανισμό για τη διατήρηση της ζωής στη Γη.
Όπως συμβαίνει με τα φυτά της ξηράς, έτσι και τα φύκια χρειάζονται κατάλληλες συνθήκες για να αναπτυχθούν. Το φως, η θερμοκρασία και η διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών επηρεάζουν την παραγωγή τους. Γι’ αυτό η ποσότητα οξυγόνου που παράγουν δεν παραμένει πάντοτε ίδια.
Ο ωκεανός παράγει περίπου το μισό οξυγόνο της Γης
Σύμφωνα με την αμερικανική Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (NOAA), περίπου το 50% της παγκόσμιας παραγωγής οξυγόνου προέρχεται από τους ωκεανούς. Το μεγαλύτερο μέρος αυτής της παραγωγής οφείλεται στο φυτοπλαγκτόν, δηλαδή σε μικροσκοπικούς οργανισμούς που ζουν στο νερό και μπορούν να φωτοσυνθέτουν.
Το φυτοπλαγκτόν περιλαμβάνει μικροσκοπικά φύκια, αλλά και φωτοσυνθετικά βακτήρια. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το Prochlorococcus, ένα εξαιρετικά μικρό κυανοβακτήριο που συμβάλλει σημαντικά στην παραγωγή οξυγόνου των ωκεανών. Παρότι δεν φαίνεται με γυμνό μάτι, ο ρόλος του είναι εντυπωσιακός.
Υπάρχει, ωστόσο, μια σημαντική λεπτομέρεια. Μεγάλο μέρος του οξυγόνου που παράγεται στη θάλασσα καταναλώνεται από τους θαλάσσιους οργανισμούς και από τις διαδικασίες αποσύνθεσης. Επομένως, το ότι οι ωκεανοί παράγουν περίπου το μισό οξυγόνο της Γης δεν σημαίνει ότι κάθε δεύτερη ανάσα μας προέρχεται απευθείας από τα φύκια που ζουν εκεί αυτή τη στιγμή.
Πώς βοηθούν τα φύκια στη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα;
Ένα ακόμη σημαντικό χαρακτηριστικό των φυκιών είναι ότι χρησιμοποιούν διοξείδιο του άνθρακα (CO2) κατά τη φωτοσύνθεση. Ο άνθρακας ενσωματώνεται στις οργανικές ουσίες από τις οποίες σχηματίζεται το σώμα τους. Έτσι, τα φύκια συμμετέχουν στον φυσικό κύκλο του άνθρακα και επηρεάζουν την ανταλλαγή CO2 ανάμεσα στους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα.
Αυτό δεν σημαίνει ότι όλο το διοξείδιο του άνθρακα που απορροφούν εξαφανίζεται οριστικά. Όταν οι οργανισμοί αναπνέουν ή αποσυντίθενται, ένα μέρος του άνθρακα επιστρέφει στο περιβάλλον. Μόνο ένα μέρος μπορεί να παραμείνει αποθηκευμένο για μεγάλα χρονικά διαστήματα, για παράδειγμα όταν οργανικό υλικό μεταφέρεται και διατηρείται στα βαθύτερα στρώματα του ωκεανού ή στα ιζήματα.
Καθαρίζουν πραγματικά τα φύκια τον αέρα;
Εδώ βρίσκεται μια συχνή παρεξήγηση. Η απορρόφηση διοξειδίου του άνθρακα δεν είναι το ίδιο πράγμα με τον καθαρισμό του αέρα από τη ρύπανση. Το CO2 είναι ένα σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου, αλλά σε συνηθισμένες εξωτερικές συγκεντρώσεις δεν αντιμετωπίζεται όπως οι άμεσα επιβλαβείς ατμοσφαιρικοί ρύποι.
Η ατμοσφαιρική ρύπανση περιλαμβάνει ουσίες όπως τα αιωρούμενα σωματίδια, το διοξείδιο του αζώτου και το όζον κοντά στην επιφάνεια της Γης. Τα φύκια δεν απομακρύνουν αυτόματα όλους αυτούς τους ρύπους από την ατμόσφαιρα. Επομένως, είναι σωστό να αναγνωρίζουμε τη συμβολή τους στον κύκλο του άνθρακα, χωρίς να τους αποδίδουμε ιδιότητες που δεν έχουν αποδειχθεί.
Μπορούν τα φύκια να απομακρύνουν τοξικές ουσίες από το νερό;
Εκτός από τη φωτοσύνθεση, ορισμένα είδη φυκιών έχουν την ικανότητα να δεσμεύουν ουσίες που υπάρχουν μέσα στο νερό. Για παράδειγμα, μπορούν υπό κατάλληλες συνθήκες να συγκρατούν ορισμένα βαρέα μέταλλα στην επιφάνειά τους ή να τα συσσωρεύουν στα κύτταρά τους. Αυτή η δυνατότητα έχει προκαλέσει σημαντικό ερευνητικό ενδιαφέρον για την επεξεργασία μολυσμένων υδάτων.
Η διαδικασία αυτή διαφέρει από τον καθαρισμό του αέρα. Η απομάκρυνση ενός μετάλλου από το νερό δεν συνεπάγεται ότι το ίδιο φύκι μπορεί να το απορροφήσει και από την ατμόσφαιρα. Επίσης, όταν η βιομάζα συγκρατεί επικίνδυνες ουσίες, χρειάζεται κατάλληλη διαχείριση ώστε οι ρύποι να μην επιστρέψουν στο περιβάλλον.
Η τεχνολογία που χρησιμοποιεί φύκια για να μειώσει το CO2
Οι επιστήμονες δεν μελετούν τα φύκια μόνο μέσα στο φυσικό τους περιβάλλον. Αναπτύσσουν επίσης ειδικές εγκαταστάσεις, γνωστές ως φωτοβιοαντιδραστήρες, στις οποίες καλλιεργούνται μικροφύκη μέσα σε ελεγχόμενες συνθήκες. Πρόκειται για συστήματα με νερό, φως και μηχανισμούς που επιτρέπουν την ανταλλαγή αερίων.
Στα συστήματα αυτά, τα μικροφύκη μπορούν να αξιοποιούν διοξείδιο του άνθρακα και να παράγουν οξυγόνο καθώς αναπτύσσονται. Η τεχνολογία εξετάζεται για διάφορες χρήσεις, από τη δέσμευση CO2 σε βιομηχανικές διεργασίες μέχρι τη βελτίωση των συγκεντρώσεων διοξειδίου του άνθρακα σε ορισμένους εσωτερικούς χώρους.
Η ιδέα είναι ενδιαφέρουσα, αλλά υπάρχουν τεχνικές δυσκολίες. Τα φύκια χρειάζονται επαρκές φως, θρεπτικά συστατικά, σωστή θερμοκρασία και τακτική συντήρηση. Επιπλέον, η λειτουργία των εγκαταστάσεων καταναλώνει ενέργεια, γεγονός που πρέπει να συνυπολογίζεται όταν εξετάζεται το συνολικό περιβαλλοντικό τους όφελος.
Μπορούν οι φωτοβιοαντιδραστήρες να αντικαταστήσουν τους καθαριστές αέρα;
Όχι απαραίτητα. Οι συμβατικοί καθαριστές αέρα χρησιμοποιούν συχνά φίλτρα για τη συγκράτηση αιωρούμενων σωματιδίων, ενώ ορισμένα συστήματα διαθέτουν υλικά για την απομάκρυνση συγκεκριμένων αέριων ρύπων. Οι φωτοβιοαντιδραστήρες με μικροφύκη λειτουργούν με διαφορετικό μηχανισμό, βασισμένο κυρίως στη φωτοσύνθεση και στην αξιοποίηση του CO2.
Ένας φωτοβιοαντιδραστήρας δεν αποτελεί αυτόματα αποτελεσματικό υποκατάστατο του αερισμού ενός κτιρίου ή των κατάλληλων φίλτρων. Για να αξιολογηθεί η πραγματική του απόδοση, χρειάζονται μετρήσεις σε συνθήκες καθημερινής χρήσης. Η επιστημονική έρευνα εξετάζει ακριβώς πώς μπορούν τέτοιες εφαρμογές να γίνουν πιο αποδοτικές και πρακτικές.
Γιατί τα φύκια είναι απαραίτητα για τη ζωή στους ωκεανούς;
Ο ρόλος των φυκιών δεν περιορίζεται στην παραγωγή οξυγόνου και στην απορρόφηση CO2. Το φυτοπλαγκτόν αποτελεί τη βάση πολλών θαλάσσιων τροφικών αλυσίδων. Μικροσκοπικοί οργανισμοί τρέφονται από αυτό, ενώ στη συνέχεια γίνονται τροφή για μεγαλύτερα ζώα, ακόμη και για ψάρια και φάλαινες.
Τα μεγάλα θαλάσσια φύκια, όπως τα kelp, δημιουργούν επίσης πολύτιμους υποθαλάσσιους βιότοπους. Οι πυκνές συστάδες τους προσφέρουν τροφή και καταφύγιο σε πολλά είδη. Η προστασία αυτών των οικοσυστημάτων είναι σημαντική όχι μόνο για τη θαλάσσια ζωή αλλά και για την ισορροπία του ευρύτερου περιβάλλοντος.
Συχνές ερωτήσεις για τα φύκια και το οξυγόνο
Τα φύκια παράγουν περισσότερο οξυγόνο από τα δέντρα;
Οι ωκεανοί συνολικά ευθύνονται για περίπου το μισό της παραγωγής οξυγόνου στον πλανήτη, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε φύκι παράγει περισσότερο οξυγόνο από κάθε δέντρο. Η παραγωγή εξαρτάται από το είδος, το μέγεθος, τις συνθήκες και την έκταση που εξετάζουμε.
Ποια είναι η διαφορά ανάμεσα στα φύκια και στο φυτοπλαγκτόν;
Τα φύκια περιλαμβάνουν οργανισμούς από μικροσκοπικές μορφές μέχρι μεγάλα θαλάσσια είδη. Το φυτοπλαγκτόν είναι η κοινότητα μικροσκοπικών οργανισμών που φωτοσυνθέτουν και παρασύρονται από τα ρεύματα του νερού. Περιλαμβάνει μικροφύκη αλλά και ορισμένα βακτήρια.
Μπορούν τα φύκια να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής;
Μπορούν να συμβάλουν στον κύκλο και στη δέσμευση του άνθρακα, ενώ ορισμένες τεχνολογικές εφαρμογές τους εξετάζονται για τη μείωση εκπομπών. Ωστόσο, το πραγματικό κλιματικό όφελος εξαρτάται από την ποσότητα άνθρακα που παραμένει αποθηκευμένη και από το συνολικό περιβαλλοντικό αποτύπωμα κάθε εφαρμογής.
Είναι όλες οι μεγάλες συγκεντρώσεις φυκιών ωφέλιμες;
Όχι. Η υπερβολική ανάπτυξη ορισμένων μικροσκοπικών φυκών ή κυανοβακτηρίων μπορεί να προκαλέσει προβλήματα στα υδάτινα οικοσυστήματα. Όταν μεγάλες ποσότητες οργανικής ύλης αποσυντίθενται, καταναλώνεται διαλυμένο οξυγόνο και μπορεί να δημιουργηθούν συνθήκες επικίνδυνες για τα ψάρια και άλλους οργανισμούς.
Τα φύκια, λοιπόν, δεν αποτελούν μια μαγική λύση για την ατμοσφαιρική ρύπανση. Είναι όμως θεμελιώδη για την παραγωγή οξυγόνου, τη θαλάσσια ζωή και τον κύκλο του άνθρακα. Και ίσως αυτό είναι το πιο εντυπωσιακό: οργανισμοί τόσο μικροί ώστε να είναι αόρατοι στο μάτι συμμετέχουν σε διαδικασίες από τις οποίες εξαρτάται ολόκληρος ο πλανήτης.
Πηγές:
