Jernkemi har betydning for havets kulstofoptagelse

I mange år, Forskere har spekuleret i, at såning af havet med jern kan hjælpe med at afværge klimaændringer. Jern i havvand fremmer væksten af ​​planteplankton, som igen fortærer kuldioxid fra atmosfæren gennem fotosyntese. Jern tillader dybest set havet at opsuge kulstof.

Men kun opløst jern, ikke de uopløste partikelformer, menes at stimulere planteplanktonvækst, på trods af jerns lave opløselighed i havvand og overfloden af ​​partikelformigt jern i havet. Yderligere, mængden af ​​jern i stedet for dets kemiske signatur menes at bestemme hastigheden af ​​planteplanktonvækst.

Nu har et tværfagligt team af forskere ledet af Elizabeth M. Shoenfelt og Benjamin Bostick fra Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory opdaget, at partikelformet jern stimulerer fytoplanktonvækst, og at den kemiske form, som partikelformigt jern tager, er afgørende for havets fotosyntese - ikke kun mængden af ​​tilgængeligt jern. Teamet fandt ud af, at jern i støv og sediment, der kommer fra gletsjere, er bedre til at fremme fytoplanktonvækst og fotosyntese end jern, der findes i støv fra andre kilder. Det betyder, at gletsjere kan spille en større rolle i kulstofkredsløbet, end man havde troet.

"Det er ikke det, at opløseligt jern er ligegyldigt, men partikler, som er de største bestanddele af jernet i havet, kan en hel del, " sagde Bostick.

Fundene, offentliggjort i 23. juni-udgaven af ​​tidsskriftet Videnskabens fremskridt , vise, at i laboratoriekultur, et velstuderet kystdiatom vokser lige så godt med partikelformet jern kontra opløseligt jern, og op til 2,5 gange hurtigere, og med større fotosynteseeffektivitet, når de tilføres en form for partikelformigt jern, der produceres ved slibning af gletsjere mod sten. Forfatterne vurderer, at kulstofoptagelseshastighederne for de kiselalger, der forbruger gletscherproduceret jern, ville være fem gange højere end dem, der forbruger ikke-gletsjerjern, når øget vækst og fotosyntesehastigheder kombineres.

Tidligere forskning har vist, at i istider, havets koncentrationer af jern har en tendens til at stige. Gletschere maler jernrigt grundfjeld, der ligger under isen, når de strækker sig og trækker sig tilbage gennem sæsonbestemte cyklusser. Det resulterende jernstøv føres med vinden ud til havet. Men ingen havde forbundet de kemiske former for jern, der findes i gletsjerproduceret støv versus andre former, til fytoplankton-fotosyntese.

"Gletschere laver dybest set gødning til havet, " sagde Bostick. "Vi viser, at det ikke kun er, hvor meget støv gletsjerne laver, men det faktum, at gletsjerne maler visse slags sten, gør en stor forskel."

Forskergruppen tog det såkaldte glaciogene støv, de brugte i laboratoriekultur fra Sydamerikas Patagonia-region. Men de sagde, at mineralogien af ​​glaciogenisk støv er ens rundt om i verden. Vandet, de brugte, kom fra det sydlige ocean.

Holdets resultater åbner en række veje til fremtidig forskning. Disse inkluderer at studere den geologiske optegnelse for at identificere ændringer i de kemiske former for jern, der er tilgængelige i havet over tid, og matche dem med gletsjerudsving, sagde Bostick. Han sagde, at yderligere undersøgelser kunne bruge genetik til at undersøge, hvordan kiselalger bruger jern.

"Vi vil gerne vide mekanisk, hvordan det foregår, " sagde Bostick. "Dette giver dig mulighed for at forstå, hvordan systemet kan manipuleres, så vi kan vide, hvordan miljøet ville reagere."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University:blogs.ei.columbia.edu .