从历史上看,海洋已经做了大部分的行星的重任时隔离二氧化碳从大气中。微生物统称为浮游植物生长在海洋和阳光照射的表面通过光合作用吸收二氧化碳,是一个关键的球员。
铁对浮游植物生长必不可少的营养,但是一项新的研究发现,人为地将大量的铁注入海洋不会提高微生物的数量,或其吸收二氧化碳的能力。
帮助阻止升级燃烧化石燃料产生的二氧化碳排放,一些科学家提出了播种海洋铁——能刺激浮游植物生长必不可少的部分。这样的“铁施肥”培养大量浮游植物的新领域,特别是在地区通常失去海洋生物。
麻省理工学院的一项新研究表明,铁ferilization可能没有对浮游植物生长产生重大影响,至少在全球范围内。
研究人员研究了浮游植物之间的相互作用、铁、浮游植物和海洋中其他营养物质,帮助成长。模拟表明,在全球范围内,已经通过这些交互调整海洋化学,海洋生物进化保持水平的海洋铁支持一个微妙的平衡的营养在世界的不同地区。
”根据我们的框架,铁质肥料不能显著的总体影响海洋中碳的数量,因为铁微生物需要的总量已经刚刚好作者乔纳森·劳德黛尔表示:“科学家在麻省理工学院的地球大气和行星科学。
Rogier Braakman论文的联合作者,盖尔人忘记,斯蒂芬妮Dutkiewicz,米克和麻省理工学院。
配体汤
浮游植物赖以生长的铁主要来自尘土,横扫大陆,最终稳定在海水中。而大量的铁可以沉积在这种方式,大部分的铁迅速下沉,未使用的,海底。
”根本问题是,海洋微生物需要铁增加,但铁不挂。它的浓度在海洋非常小,这是一个宝贵的资源,”劳德黛尔说。
因此,科学家们提出了铁施肥作为一种系统引入更多的铁。但浮游植物铁可用性要高得多,如果是与某些有机化合物,使铁在海洋表面和本身就是由浮游植物。这些化合物,称为配体,构成了劳德黛尔所描述为“汤的原料,通常来自有机废物,死细胞,或含铁细胞-分子微生物进化与铁结合具体。
我们不太清楚这些iron-trapping配体在生态系统规模,和团队想知道分子发挥作用在调节海洋的能力促进浮游植物的生长,最终吸收二氧化碳。
”人了解配体结合铁,但并不是什么都是这样的一个系统的涌现性在全球范围内,这意味着整个生物圈,”Braakman说。“T帽子是我们试图模型。”
铁甜点
研究人员着手描述铁之间的相互作用,配体,和营养素,如氮和磷酸盐,以及这些交互是如何影响全球浮游植物的数量,同时,海洋储存二氧化碳的能力。
三厢车团队开发了一个简单的模型,每个框代表一般的海洋环境与特定的平衡铁和营养素。第一个框表示南大洋等偏远海域,通常有一个像样的浓度从深海upwelled的营养素。他们也有一个低铁含量大距离大陆尘源。
第二个框代表了北大西洋和其他水域有相反的平衡:高铁因为靠近尘土飞扬的大洲,营养素和低。第三个盒子是深海的替身,这是一个丰富的营养素,如磷酸盐和硝酸盐。
研究人员模拟大气环流模式之间的三个盒子代表全球洋流连接世界上所有的海洋:循环开始在北大西洋,潜入到深海,然后上涌进南大洋,并返回回到北大西洋。
团队集铁和营养素的相对浓度在每一个盒子,然后跑模型来了解浮游植物生长的演化在每个盒子10000多年。他们跑10000模拟,每个不同的配体属性。
的模拟,研究人员发现了一个重要的配体和铁之间的正反馈循环。海洋配体含量更高的可用的铁含量也高于浮游植物生长和产生更多的配体。当微生物有足够多的铁盛宴,它们消耗所需的其他营养物质,如氮和磷酸盐,直到这些营养已被完全耗尽。
海洋的相反低配位体浓度:这些铁对浮游植物生长,因此很少有生物活性,导致大量营养素消耗更少。
研究者还发现配体浓度的模拟范围狭窄,导致一个甜点,那里有适量的配体对浮游植物生长提供足够的铁,同时也留下适量的营养素剩下来维持一个全新的循环增长在所有三个海洋框。
当他们的模拟测量营养相比,铁,和配位体浓度在现实世界中,他们发现他们的模拟甜点范围是最接近的匹配。也就是说,世界上的海洋似乎适量的配体,因此铁,可以最大化浮游植物的增长和优化消耗营养素,自我强化和维持平衡的资源。
如果科学家们普遍施肥南大洋或任何其他iron-depleted水域与铁,努力将暂时促进浮游植物的生长,占用所有可用的营养素。但最终会没有大量要素流通到其他地区像北大西洋,取决于这些营养素,随着铁从灰尘沉积,浮游植物生长。最终的结果将是一个最终减少浮游植物在北大西洋和显著增加全球二氧化碳提取资金。
劳德黛尔指出可能还有其他意想不到的影响与铁施肥南大洋。
”我们必须考虑整个海洋互联系统,”劳德黛尔说,他补充说,如果浮游植物在北大西洋暴跌,也将所有的海洋生物的食物链取决于微生物。
”南大洋北部75%的生产是受营养来自南部海洋,海洋和北部是大多数渔业和生态系统有很多好处对于发生的人来说,“劳德黛尔说。”之前我们倾倒大量的铁和减少营养物质在南大洋,我们应该考虑下游意想不到的后果,可能使环境情况更糟。”
这项研究支持,部分由美国国家科学基金会,戈登和贝蒂·摩尔基金会,西蒙斯的基础。
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