Kystvande er uventede hotspots til nitrogenfiksering

Nitrogenfiksering er overraskende høj i kystvande og kan spille en større rolle end forventet i kuldioxid (CO) ₂ ) optagelse i disse farvande, viser en ny undersøgelse ledet af Duke University-forskere.

At vide, hvor og hvornår nitrogenfiksering finder sted, vil hjælpe forskere med bedre at kvantificere kystvanders evne til at absorbere og lagre kuldioxid og hjælpe i fremtidige klimaforudsigelser.

"Tidligere modeller antydede, at det meste nitrogenfiksering fandt sted i det åbne hav. Vi fandt det modsatte:Priserne er faktisk højere i kystområder. De er bare for det meste blevet overset indtil nu, "sagde Nicolas Cassar, professor i biogeokemi ved Duke's Nicholas School of the Environment, som var seniorforfatter på undersøgelsen.

Det meste af denne oversete aktivitet er drevet af mikrober kendt som cyanobakterielle diazotrofer, der lever i kystnære farvande, viser undersøgelsen.

De små organismer optager nitrogengas (N ₂ ) og omdanne det til ammoniak (NH ₃ ), en form for nitrogen, der phytoplankton, bunden af ​​det marine fødeweb, kan bruges som mad. Dette fremmer igen fotosyntesen af ​​planteplanktonet og optagelsen af ​​CO ₂ .

"Det betyder, at vi skal genbesøge den globale distribution af marine N ₂ fiksering og reevaluering af dets rolle i kystens kulstofkredsløb, " sagde Weiyi Tang, en ph.d. studerende i jord- og havvidenskab på Duke's Nicholas School, der udførte forskningen som en del af sin doktorafhandling.

Cassar og Tang offentliggjorde deres peer-reviewede undersøgelse 19. februar i Naturkommunikation .

Deres resultater er baseret på tusindvis af havvandsprøver indsamlet fra 6, 000 kilometer af det vestlige Nordatlanten under to 10-dages forskningskrydstogter i 2015 og 2016.

Det var muligt at indsamle den hidtil usete mængde data på så kort tid til søs, Cassar forklarede, fordi hans laboratorieteam har udviklet et instrument, der giver dem mulighed for at lave næsten kontinuerlig realtidsanalyse af N ₂ fiksering. De bruger en metode kaldet FARACAS, eller gennemstrømningsinkubation af acetylenreduktionsassays ved hulrumsring-ned laserabsorptionsspektroskopi.

Tidligere, den eneste måde, forskerne havde til at kvantificere marin nitrogenfiksering, som har en tendens til at være meget episodisk, var sporadisk at indsamle prøver, måske to gange dagligt, på steder, hvor deres forskningsfartøj standsede. Dette var som at læse kun to kapitler af en bog i stedet for dem alle, Sagde Cassar. Det efterlod huller i fortællingen.

"Vores nye instrument lader os indsamle næsten kontinuerlige prøver over store vidder af havet, mens skibet bevæger sig, hvilket gør det til et meget bedre værktøj til at hjælpe forskere. Det er som et biogeokemisk kompas, "sagde han." Selvom hvert datapunkt ikke er fuldstændigt uafhængigt i denne opløsning, vi kan indsamle flere data på et krydstogt, end du finder i den eksisterende litteratur."

En meta-analyse af den eksisterende litteratur, som Tang efterfølgende udførte, viser, at nitrogenfiksering sandsynligvis er signifikant i andre kystområder verden over, også, ikke kun i det vestlige Nordatlanten.

"Nitrogenfiksering er en af ​​de vigtigste processer, der styrer livet på Jorden og i havene. Udviklingen af ​​denne nye teknik til at måle nitrogenfiksering ændrer allerede vores forståelse af, hvor og hvornår det sker, "sagde Hedy Edmonds, programdirektør ved National Science Foundation (NSF) Division of Ocean Sciences, som finansierede forskningen gennem et CAREER-stipendium (#1350710) til Cassar.