Estimating the effect of krill on the southern ocean ecosystem functioning

Abstract

Bu çalışmada, üç boyutlu FESOM-REcoM2 okyanus ekosistemi modeli kullanılarak Güney Okyanusu ekosistemi anlaşılmaya çalışılmıştır. Hali hazırda kullanılan okyanus ekosistem modeline yeni bir zooplankton grubu eklenmiştir. Bu yeni grup Güney Okyanusu ekosisteminde önemli role sahip olan Antarktik krili olarak parametrize edilmiştir. Bu yapılan değişimin net birincil üretime ve karbon döngüsüne olan etkisi araştırılmıştır. Kril gibi Güney Okyanusu'nda kritik bir öneme sahip makrozooplankton türünün FESOM-REcoM2 okyanus ekosistem modelinde temsilinin modelin biyojeokimyasal özelliklerini etkilemesi beklenmiştir.Yeni zooplankton grubu eklendikten sonra değişimi görmek maksadıyla modelin orijinal hali ve yeni hali ile iki simulasyon yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Antarktik krilinin toplam üretim, karbon transferi, mevsimsel klorofil değişimleri üstüne etkisi analiz edilmiştir. Aynı zamanda iki farklı zooplankton özellikleri araştırılmıştır. Yeni zooplankton grubu eklendikten sonra Güney Okyanusu ortalama besin tuzu değerlerinde artış gözükmüştür. Bu aynı zamanda hem alansal hem de mevsimsel olarak birincil üretimi etkilemiştir. Net birincil üretimde değişim gözlenmemiş ancak derine tranfer olan karbon miktarında azalış gözlemlenmiştir. Nanofitoplankton grubunda kış ve bahar ayları ortalama klorofil değişimlerinde azalma görülmüştür. Benzer değişim yeni zooplankton grubu eklenmesi ile diatom grubunda görülmemiştir.

In this study, a three dimensional, coupled ocean ecosystem model (FESOM-REcoM2) is used to investigate the impact of krill on the ecosystem dynamics of the Southern Ocean in modeling studies. A new, second zooplankton group defined to be Antarctic krill is added to an already existing and validated setup of the modelling system. This species was chosen because it is a key organisms in the Southern Ocean. The effect of grazing on net primary production and export production due to the addition of Antarctic krill was investigated. It was hypothesized that inclusion of macrozooplankton (Antarctic krill) as a second zooplankton group in the model would improve the capability of the model to better represent relevant biogeochemical processes. After the implementation and parameterization of the new zooplankton group in the FESOM-RecoM2 model, two separate model runs over the duration of 25 years (with and without krill) were conducted, and the effect of Antarctic krill on nutrient distribution, total production, export production and the seasonal cycle of chlorophyll concentrations was analysed. Incorporating Antarctic krill in the model increased simulated nutrient concentrations (nitrate, silicate and iron) due to enhanced nutrient recycling. Also, the simulated spatial distribution and seasonal variation of primary production in the Southern Ocean were affected. The total net primary production did not show major differences between the simulations with and without the krill parametrization. However, export production decreased slightly after the implementation of krill. The seasonal cycle of nanophytoplankton chlorophyll concentrations as well as its concentration increased. However, the diatom chlorophyll concentrations did not show the similar change. After the implementation of the second zooplankton group, total chlorophyll concentrations did not show major changes. The krill simulation produced more zooplankton in the Southern Ocean compared to a previous study using REcoM2 in the Southern Ocean, which is considered as a major model improvement.