Čovjek se cijeli život uči jer znanje je ono što nas pokreće. Moj posao nije uobičajen, njega živiš i dišeš, a učenje je svakodnevnica. Biologinja sam po zanimanju zaposlena na PMF-u Sveučilišta u Zagrebu, te upravo radim na svojoj doktorskoj disertaciji na temu „Utjecaj valova vezanih uz otok na primarnu proizvodnju“ projekta ISLAND pod vodstvom prof. dr. sc. Zrinke Ljubešić. Izazovi doktoranda su svakodnevni, a najveći je izaći iz svoje zone udobnosti i odlučiti se na putovanje u nepoznato.

Nedavno, odlučila sam ući u zapanjujući svijet modela i satelita koji je inače vrlo stran za jednog biologa. Iako možda široj javnosti nepoznato, matematika je sveprisutna u znanosti, pa tako i u biologiji. Mene osobno je to privuklo, posebice potencijal jednog modela koji se temelji na matematičkim jednadžbama da pojednostavi vrlo kompleksne procese u prirodi. Na taj način ga možemo bolje istražiti, razumjeti, i postaviti u širi kontekst. Oceanografsko istraživanje je okosnica moje doktorske disertacije, i velikim dijelom se odnosi na mjerenja i uzorkovanja na jednom mjestu. Time možemo steći dubinu, no ipak smo ograničeni sa znanjem o procesima na širem područuju. Ipak, razvoj tehnologije omogućio je da premostimo i tu prepreku. Jedan satelit može dnevno proći veliko područje naše Zemlje dok istovremeno nosi senzore koji daju informacije o biološkim i fizikalnim parametrima oceana. Najrazvijenija mjerenja nuditi će nova misija NASA-e: Plankton, Aerosol, Cloud, ocean Ecosystem (PACE). 

No, kako možemo biti sigurni u istinitost informacija koje satelit nudi? Tu stupaju na snagu precizna mjerenja na mjestu, iznad vode i u vodi, koja se postižu uporabom radiometrijskih instrumenata. Postoje točni protokoli kako se ti instrumenti trebaju servisirati, kalibrirati, i naravno postaviti na platforme kako bi mjerenja bila što preciznija. Zatim se ta mjerenja usporede sa satelitom kako bi se testirala točnost podataka koji dolaze iz „ptičje perspektive“ svemira, a taj proces stručno zovemo validacija satelita. Iako od velike važnosti, ovo polje znanosti i dalje je slabo zastupljeno na području naše države. Ipak, pojavila se jednistvena prilika za sudjelovanje na dvotjednoj radionici o radiometriji i validaciji satelita na institutu CNR-ISMAR u Veneciji: „Copernicus FICE 2024 Training on In Situ Ocean Colour Above-Water Radiometry towards Satellite Validation“. Možete zamisliti moje oduševljenje kad sam saznala da sam primljena! Znala sam da je to prvi korak prema novom putu u mojoj karijeri. 

U svibnju 2024. godine sam krenula na put u Veneciju. Putovanje je bilo više nego ugodno. Gledala sam iz prozora autobusa u predivan pejzaž šuma i mora, i sa uzbuđenjem u srcu razmišljala o tome kako ću svima predstaviti svoj laboratorij, projekt na kojem radim, i naravno sebe. Prvi dan upoznala sam svoju cimericu iz Brazila, koja radi trenutno u SAD-u. Odmah smo se povezale, kako poslovno tako i privatno. Nevjerojatni su ti susreti gdje nekoga upoznaješ po prvi put, no imaš osjećaj da se već jako dugo znate. Za vrijeme radionice mi je puno pomogla u razumijevanju i usvajanju novih metoda. Predivna prijateljstva stekla sam i s mnogim drugim sudionicima radionice. Vjerujem da nije često kad se cijela grupa ljudi iznimno poveže, stoga mi je uz poslovno usavršavanje, ovo bilo jedinstveno iskustvo. Do kraja našeg posjeta Veneciji, postali smo društvo, te smo i danas svi međusobno u kontaktu i spremni si pomoći. To je zapravo najveća vrijednost koju sam ponijela sa sobom.

Slika 1. Ponovno okupljeno društvo sa radionce u Veneciji na simpoziju Ocean Optics XXVI koji se održao u gradu Las Palmas de Gran Canaria, Kanarsko otočje

Osvrnimo se opet na Veneciju koja je vrlo poseban grad. Prvi dan sam se izgubila u labirintu uličica i mostova, nastojeći stići do glavnog trga sv. Marka gdje me dočekala predivna panorama velikog i raskošnog prostora okruženog stupovima i mozaicima Duždeve palače. Pogled je sezao na arhitekturu bazilike Sv. Marka ukrašenu sa puno detalja i završnim velebnim kupolama, a u središtu trga nalazio se predivan visoki zvonik. Uz bogatstvo koje predstavljaju veliki trgovi i mostovi, ljepotu Venecije pronašla sam i u puno manjim, sakrivenim kutovima. Posebno su me se dojmili mali trgovi, sa bunarom u sredini oko kojeg se bezbrižno igraju djeca, okruženi klupicama pod krošnjama stabala gdje čovjek može udahnuti i prepustiti se sadašnjem trenutku.

Slika 2. Glavni trg sv. Marka u Veneciji

Svakodnevni rad od 10 sati nije bio toliko težak u okruženju ambicioznih ljudi koji su strastveni u svom poslu. Imali smo i veliku čast raditi na oceanografskoj platformi „Acqua Alta“, izgrađenoj 1970. godine koja služi za kontinuirano mjerenje fizikalnih, kemijskih i bioloških parametara vode i zraka. Radili smo sa radiometrijskim instrumentima iznad vode, te učili o osnovnim principima uzimanja preciznih mjerenja za validaciju satelita. 

Slika 3. Iskustvo na oceanografskoj platforma „Acqua Alta“

Slobodno vrijeme u Veneciji su posebice obilježila večernja druženja uz „Select“ – spritz, a probali smo i domaću kuhinju u ribičkom resotranu na rivi, te iskusili „tipičnu venecijansku večer“, sjedenjem na rivi uz porciju fine morske hrane, pića i glazbu. Vikend smo iskoristili za posjetu otocima Murano i Burano, koji su me oduševili, a posebice šarenilo Burana. Ne možeš sići sa trajekta, a da se odmah ne razveseliš. Svaka kućica priča svoju priču, a jednostavnost mjesta je ono što me se najviše dojmilo. Zatim Murano, poznat po svome staklu, koji je toliko blizu Buranu, ali opet u svemu drugačiji. Srećom, sudionica radionce je rodom sa Murana, a njezin otac ima vlastitu radionicu stakla, pa smo imali priliku iz prve ruke učiti o zanatu koji se krije iza svih predivnih umjetnina izloženih ulicama Murana.

Slika 4. Raskošne boje Burana i radionica Murano stakla

Za kraj ove priče, izdvojiti ću jedan jedinstveni dan. Gala večera u prostorima instituta CNR-ISMAR prošla je u predivnoj atmosferi, no završila jednim od većih pljuskova tog mjeseca. Vraćali smo se u hotel dok se razina vode nemilosdrno dizala. No, nismo dopustili da nam to pokvari raspoloženje. Spremili smo torbe pod jakne, plesali i „rugali“ kiši dok smo vrlo samopouzdano čekali tzv. bus na vodi zvan „Vaporetto“, koji naravno nije dolazio. Naime, nismo znali da se prijevoz u takvim situacijama obustavlja jer nije moguće za brodicu da pristane na rivu. Tako smo ipak pješačili do hotela, kroz poplavljene ulice i iz prve ruke smo iskusili problem sa kojim se suočava ovaj grad. Prevelika količina posjetioca i problem dizanja razine mora su izazovi s kojima se Venecija mora izboriti ako želi sačuvati tu ljepotu i jedinstvenost koje privlače tolike ljude da ju iskuse uživo.

Video Poplavljeni most na dan izuzetno jakog pljuska u Veneciji

Moj posjet Veneciji nije bio turistički, već nešto više neuobičajen. Nije bilo romantičnih vožnji gondolama, ali zato je vrijeme provedeno bilo ispunjeno od jutra do mraka, kroz znanstveno usavršavanje i stvaranje prijateljstava za život. Vratila sam se u svoj kraj sa puno većim znanjem i tako prešla svoj „stakleni strop“. Iz ovog putovanja bih izvukla poruku da vas život može iznenaditi sa predivnim ljudima i trenucima koji vas lako odvedu na novi put u životu. Ovo je bio samo početak, i nadam se da ću kroz učenje novih vještina obogatiti svoju karijeru, ali isto tako i puteve mnogih drugih s kojima ću dijeliti to znanje. 

Slika 5. Grupa na zadnji dan radionice FICE 2024

Otok Lastovo i budućnost oceanografije – testiranje novih tehnologija
(senzori i samo-plutajuće platforme)

Naša Zemlja, zvana i plavi planet, pokrivena je 71% oceanima, te od toga otvoreni oceani prekrivaju 66% površine.
Prosječna je dubina oceana 3 700 m, dok je najveća zabilježena dubina 11 000 m, što predstavlja veliko, no teško pristupačno prostranstvo.Stoga, izazovi terenskih istraživanja u oceanografiji su uvijek bili brojni. Unatoč velikim istraživačkim naporima, 20. stoljeće je često bilo okarakterizirano kao stoljeće podistraženosti oceana (eng. undersample oceans) budući da su mjerenja bila točkasta i sporadična, te vezana prvenstveno uz istraživačke brodove. Upravo je i to jedan od razloga zašto je UN upravo ovo desetljeće proglasio desetljećem Oceana „The Ocean decade - The science we need for the ocean we want“ kako bi se unaprijedilo znanje o morima i oceanima jer u poznavanju tog prostranstva je ključ pravednog i održivog planeta.
Napredak tehnologije omogućio je razvoj i primjenu raznih plutajućih objekta kao podrška mjerenjima s brodova, poput stacionarnih mjerenja pomoću usidrenih plutača i mjerenja velike prostorne pokrovnosti primjenom slobodno plutajućih Argo plutača, bespilotnih ronilica poput glider-a ili satelitskih mjerenja koja mogu dati vrlo velike količine korisnih podataka zbog kontinuiranih mjerenja visoke prostorne i vremenske rezolucije. Kao dobar primjer ističe se NASA koja je iskoristila visokorazvijenu tehnologiju za istraživanj svemira u svrhu istraživanja mora i oceana. Projekt PACE provodi razvoj hiperspektralnog satelita, čije je lansiranje predviđeno 2024. godine, te objedinjuje preko 20 godina sustavnog rada u satelitskoj oceanografiji i proučavanju globalnih bioloških procesa na tri razine: u oceanima, aerosolu i atmosferi. 

Slika 1. Kolonija stanica dijatomeja, važne sastavnice fitoplanktonske zajednice

Oko 9% oceana se nalazi iznad kontinentalne podine (odnosno do dubine od 200 m)- područje zaslužno za neproporcionalnu veću količinu neto primarne proizvodnje NPP (eng. net primary production (NPP)) - oko 20%.  NPP je proces u kojem fotosinteski organizmi koristeći sunčevu svjetlost, ugljični dioksid i vodu proizvode organsku tvar za svoj rast i razvoj, ali i za prehranu oceana. Te organizme nazivamo fitoplankton – sitni mikroskopski organizmi raspršeni u vodenom stupacu (Slika 1). Zagrijavanje oceana je posljedica klimatskih promjena i uzrok jačeg raslojavanja (stratifikacije) oceana, kojeg prati slabije miješanje vodenog stupca i stoga smanjen donos hranjivih tvari u osvijetljeni eutrofni sloj. Imajući to na umu, ključno je razumijevanje mehanizma opskrbe fotičke zone hranjivim tvarima, te prepoznavanje područja tzv. „vrućih točaka“ gdje dolazi do povećane NPP, poput područja podvodnih pragova, zona uzdizanja ili zona miješanja voda različitih gustoća. Posebna kategorija takvih područja su ona pod utjecajem internih valova vezanih uz otok (eng. island-trapped waves (ITW)) koji su poseban tip valova vezanih uz obalu (eng. coastal-trapped waves (CTW)). Jedinstvena mjesta na svijetu na kojima je otkrivena pojava rijetkog ITW fenomena su Bermuda, Havaji, te Gotland u Baltičkom moru, a nedavno zabilježen je i oko otoka Lastova na Jadranu.

Potencijal fenomena ITW da podržava povećanu NPP je prepoznat u četiri važna aspekta:

1. prijenos hranjivih tvari u osvijetljenu eufotičku zonu oceana
2. uzdizanje vodene mase bogate hranjivim tvarima na površinu u plića obalna područja
3. koncentriranje i agregiranje fitoplanktona na ili ispod vodenih masa čija su strujanja horizontalna u odnosu na obalu 
4. prijenosu fitoplanktona iz dubljih slojeva na površinu čime se potencijalno povećava njihova izloženost svjetlosti i provođenje fotosinteze

Osiromašenost hranjivim tvarima dodatno je izražena za vrijeme ljetnih mjeseci i visokih temperatura kada je vodeni stupac izrazito uslojen (stratificiran) – gornji sloj je zagrijan uslijed visokih (ponekad ekstremnih) temperatura ljeti (20-24°C), a donji sloj ostaje hladniji (15-18°C). Slojevitost vodenog stupca smanjuje donos hranjivih tvari u osvjetljeni gornji sloj gdje se nalazi fitoplankton- primarni proizvođač koji hrani sekundarne proizvođače, te dalje prenosi energiju hranidbenom mrežom. Fitoplankton i njegove fluktuacije uvjetuju promjene na svim razinama te utječu na sve, od najmanjih do najvećih organizama u moru, a posebice na vrste koje su komercijalno iskorištavaju. Ovdje se posebno ističe riba za koju je očekivati da je brojnija ako na raspolaganju ima više hrane, posebice u morskim zaštićenim područjima koja imaju funkciju utočišta za mnoge vrste. Takav odgovor prirode na povoljnije uvjete u okolišu ima i pozitivan utjecaj na nas ljude, s obzirom na to da takve pojave podržavaju i zdravi mediteranski tip prehrane s velikom količinom ribe koja bi se trebala nalaziti na našim tanjurima barem dva puta tjedno.
Jadransko more je sezonski stratificirano more i izrazito oligotrofno (siromašno hranjivim tvarima). Unatoč tome, svjedočimo oazama bioraznolikosti poput Lastovskog otočja kojeg čini 46 otoka, otočića i hridi, koje je 2006. godine proglašeno parkom prirode upravo zbog svog prirodnog bogatstva, posebnosti i velike bioraznolikosti morskog ekosustava. Stratifikacija u Jadranskom moru prisutna je ljeti i u ranu jesen, no promatrajući na globalnoj razini, znanost bilježi porast stratifikacije u morskim ekosustavima uslijed klimatskih promjena, što posljedično osiromašuje naše oceane i mora. Imajući sve dosadašnje spoznaje i znanstvena pitanja u vidu, 2020. godine oformila se međunarodna istraživačka grupa i odobren je projekt ISLAND (IP-2020-02-952-Utjecaj valova vezanih uz otok na primarnu produkciju) financiran fondom Hrvatske zaklade za znanost. ISLAND projekt započinje 2021. godine sa radom u svrhu povezivanja fizikalnih i bioloških procesa u izučavanju utjecaja rijetkog oceanografskog fenomena na procese primarne proizvodnje oko otoka Lastova (Slika 2). Međunarodni znanstveni tim provodi dva velika eksperimenta na otoku Lastovu tijekom 2021. i 2022. godine koja uključuju mjerenja koncentracija hranjivih tvari, kisika, intenziteta svjetlosti, temperature, saliniteta te određivanje vrsta i brojnosti predstavnika mikro svijeta koji podržavaju hranidbenu mrežu (fitoplankton, zooplankton i bakterije). 

Slika 2. Istraživačka postaja na otoku Lastovo i CTD sonda spremna za profiliranje kroz vodeni stupac 

ITW fenomen ima izrazitu vremensku i prostornu dinamiku, a istraživanje njegove biološke funkcije istaknulo je problem koji već dugi niz godina prati oceanografska istraživanja. Analiza uzoraka koji su uzeti na različitim dubinama je potrebna i informativna, no točkasta (diskretna) u vremenu i prostoru. Stoga, potrebna su dodatna uzorkovanja koja mogu proizvesti kontinuiranu skalu na kojoj se vide promjene koje se događaju vrlo brzo u vremenu i prostoru. U tu svrhu, potrebna je primjena moderne tehnologije koje su razvijene u oceanografiji- senzori i samo-plutajuće platforme. In situ (na mjestu) mjerenja pomoću senzora omogućuju kontinuirano mjerenje u vremenu i olakšavaju uočavanje ekstremnih vrijednosti i promjena na finoj skali (u gustim vremenskim intervalima od nekoliko minuta do nekoliko sati). 
Na strmce obale otoka Lastova na određenim dubinama ronioci su postavljali senzore koji mjere razne parametre važne za povezivanje fizike i biologije (Slika 3) - salinitet, temperaturu, intenzitet svjetlosti, fotosintetski aktivno zračenje (eng. photosynthetically active radiation (PAR)), pH, koncentraciju klorofila a, i hranjivih tvari. Vjerojatno možete pretpostaviti očekivani slijed događaja? Senzor se uključi, kalibrira, ronilac ga postavi na dogovorenu dubinu i na kraju eksperimenta ga pronađe, izvadi podatke koji se analiziraju i dalje znanstvenici izvode zaključke. Međutim, proces nije uvijek tako jednostavan. More iznova pokazuje svoju nepredvidivost, a znanstveni tim sposobnost za prilagodbom na novu situaciju. U našem slučaju, senzori za kisik, pH i PAR nisu bili ispravni, dok drugi senzori (primjerice za svjetlost i temperaturu) nisu uopće pronađeni. Uzrok je nepoznat, no postoji mogućnost da turisti uoče zanimljiv instrument dok rekreativno promatraju podmorje, otkinu ga sa strmca, te naposljetku bace ili uzmu sa sobom kao „suvenir s ljetovanja“ često ne imajući ideju koliko je jedna takva mala naprava važna karika u lancu slijedivosti ovakvog kompleksnog istraživanja. Posljedica je gubitak vrijednih podataka pa se dalje radi sa onime što preostaje uz dodatna ograničenja, više ekstrapolacija i pretpostavki. Dodatno, tehnički neispravni senzori trebaju se optimizirati tako da ubuduće imamo manje grešaka u radu. Pozitivno gledano, ostali senzori su radili i omogućili prikaz fizikalno-kemijskih čimbenika na finoj skali koji se može zatim usporediti sa uzorcima planktonske zajednice koji su se prikupljali i do četiri puta dnevno.

Slika 3. Postavljanje senzora na strmce Lastova u lipnju 2022.

Period eksperimenata projekta ISLAND obilježilo je i isprobavanje in situ platformi koje omogućuju kontinuirano prikupljanje podataka cijelog ili dijela vodenog stupca (mjerenje gore navedenih parametara kroz vodeni stupac u određenom vremenu – „profiliranje“). Jedna od često korištenih platformi za profiliranje svjetskih oceana je Wirewalker (WW)- plutajuća platforma koja se sastoji od tri glavna dijela: površinske plutače na površini, sustava senzora mobilno povezan na žicu (wire), te uteg na morskom dnu. Ovaj sustav čiji naziv doslovno opisuje kako sustava senzora „hoda po žici“ (Wirewalker) od površinske plutače do utega na dnu duž žice je inače vrlo velik u svrhu istraživanja oceana (Slika 4B i 4B), no Jadransko more je uvučeno poluzatvoreno more koje je puno pliće, manje površine i stoga zahtjeva prilagodbu platforme. 

Slika 4A i 4B. Wirewalker (WW) plutajuća platforma za istraživanje oceana tijekom istraživačke ekspedicije „Sea2Space“ na znanstveno istraživačkom brodu Falkor,  sjeverni Pacifik

U tu svrhu, na Sveučilištu u Rhode Island-u, SAD izrađen je prototip manjeg WW (Slika 5) pomoću 3D printera. Prototip je testiran za vrijeme zadnjeg eksperimenta u srpnju 2022. godine uz kombinaciju znanja i iskustava različitih profila stručnjaka iz znanstvenog tima. Sustav je uspješno optimiziran i testiran, te ove pozitivne rezultate možemo smatrati prvim koracima prema konkretnoj primjeni u budućnosti. Postoji izniman potencijal izrade novog modela WW na temelju prototipa testiranog kod otoka Lastova koji bi se koristio u svrhu istraživanja manjih morskih ekosustava kao što je naš Jadran. 

Slika 5. Testiranje prototipa manje Wirewalker (WW) plutajuće platforme za primjenu u plićim morima kao što je Jadran u Skivenoj Luci, Lastovo, srpanj 2022.

Zahvaljujući radu sa senzorima i plutajućim platformama na terenu, imamo vrijedne podatke, ali i više saznanja o učinkovitom korištenju modernih tehnologija u znanstvenom istraživanju. Uz naporan rad, upornost i marljivost slažu se dijelovi ove kompleksne interdisciplinarne slagalice u jednu uspješnu zajedničku priču. Za sva nova saznanja o ovoj temi i rezultate naših eksperimenata, pratite naš napredak putem Facebook stranice Project ISLAND i službene stranice ISLAND projekta.