Undersøgelse ser ud til at jern fra mikrober til klimahjælp

Distribution af jernpartikler produceret af bakterier kan "befrugte" mikroskopiske havplanter og i sidste ende sænke atmosfæriske kulstofniveauer, ifølge et nyt blad i Grænser .

"Det er vigtigt, at vi udforsker ideer til afbødning af klimaændringer, der kan supplere virkningerne af faldende kulstofemissioner, " sagde David Emerson, en seniorforsker ved Bigelow Laboratory for Ocean Sciences og forfatter til papiret. "Jo flere ideer vi tester, jo bedre beslutninger kan vi træffe for vores planets fremtid."

Emersons papir foreslår en ny måde at levere jern til store områder af havet, 30 procent af dem er fattige på det væsentlige element. Denne metode udnytter mineraler syntetiseret af jernoxiderende bakterier, som lever af den lille gnist af energi, de genererer ved at overføre elektroner mellem jern og ilt. Denne proces producerer rustmineraler som biprodukter, som har den rigtige kemiske sammensætning til at blive brugt af de små havplanter kaldet fytoplankton, der hjælper med at fjerne kuldioxid fra atmosfæren.

Jernoxiderende bakterier lever i miljøer så ekstreme som det dybe hav og så almindelige som grøfter ved vejkanten. Emerson mener, at dyrkning af jernoxiderende bakterier i lavvandede damme kunne være en simpel, billig måde at producere nanopartikler af jern, der har specifikke egenskaber, der er nødvendige for at "befrugte" havet. Brug af jernbefrugtning som et værktøj til afbødning af klimaændringer blev først foreslået i 1990'erne, og Emerson mener, at implementering af et kontrolleret forskningsprogram er det næste skridt i at udforske dets effektivitet.

"Denne forskning har et enormt potentiale til at integrere discipliner fra fytoplanktonøkologi, til atmosfærisk videnskab, til teknik, " sagde Emerson. "Mindst, vi ville få en bedre fornemmelse af, hvordan havet fungerer. I bedste fald, jerntilsætninger ville virke på kort tidsskala for at hjælpe med at afbøde klimaændringer."

Det meste jern kommer ind i havet som støv, der blæser mod havet fra Sahara og andre store ørkener. Emerson mener, at brug af fly til at distribuere et fint jernpulver over mangelfulde havområder ville tilnærme det naturlige jerninput. Timing af flyvninger med sæsonbestemte fytoplankton-"opblomstringer" ville stimulere væksten og booste bestande.

Planteplankton lever i det solbeskinnede øverste lag af havet, som holdes i kemisk ligevægt med atmosfæren gennem konstante udvekslinger mellem luft og hav. De vokser ved hjælp af kulstof opløst i det øvre hav. Når de dør, noget af planteplankton synker, sender det kulstof til det dybe hav, hvor den forbliver i tusinder af år. Mens denne cyklus pumper kulstof ind i de fjerne havdybder, mere atmosfærisk kulstof diffunderer ind i det øvre hav. Stimulering af planteplanktonvækst med jernbefrugtning kan fremskynde denne proces, i sidste ende transporterer mere af det overskydende atmosfæriske kulstof ud i det dybe hav.

"Ud over at reducere CO2-emissionerne, vi er nødt til at fjerne mere kulstof fra atmosfæren for at begrænse de globale klimaændringer, Emerson sagde. "Disse geoengineering-tilgange er ikke løsninger på hele problemet, men de er potentielle måder, hvorpå vi kan afbøde de værste effekter."

Beviser i de geologiske optegnelser indikerer, at mængden af ​​jern, der er fanget af havet, kan have hjulpet med at moderere det globale klima i fortiden og spillede en vigtig rolle i at kontrollere tidligere istider. Når begivenheder som vulkanudbrud tilføjer store mængder jern til atmosfæren, de kan have den effekt at gøde havet - øget fytoplanktonaktivitet og i sidste ende kulstofnedbrydning.

"Det er vigtigt at begynde at investere i gennemtænkte og omfattende forskningsprogrammer nu, " sagde Emerson. "Det værste ville være, hvis i flere årtier, mennesker, der stod over for forfærdelige konsekvenser af klimaændringer, begyndte at tage dramatiske skridt uden at forstå de langsigtede virkninger. Vi er nødt til at udforske og udvikle et kontinuum af løsninger, fra handlinger, vi kan tage som individer til storstilede indsatser."