Muddied waters:Synkende organiske stoffer ændrer havbundsrekorder

Resterne af mikroskopiske planktonblomstrer i havmiljøer nær kysten synker langsomt til havbunden, igangsætte processer, der for altid ændrer en vigtig registrering af Jordens historie, ifølge forskning fra geoforskere, herunder David Fike ved Washington University i St. Louis.

Fike er medforfatter til en ny undersøgelse, der blev offentliggjort 20. juli i Naturkommunikation .

"Vores tidligere arbejde identificerede den rolle, som ændrede sedimenteringshastigheder havde på lokale kontra globale kontroller på geokemiske signaturer, som vi bruger til at rekonstruere miljøændringer, "sagde Fike, professor i jord- og planetvidenskab og direktør for miljøstudier i Arts &Sciences.

"I dette studie, vi undersøgte organisk kulstofbelastning, eller hvor meget organisk stof - der driver efterfølgende mikrobiel aktivitet i sedimenterne - der leveres til havbunden, "Sagde Fike." Vi er i stand til at vise, at dette, også, spiller en afgørende rolle i reguleringen af ​​de typer signaler, der bevares i sedimenter.

"Vi skal være opmærksom på dette, når vi forsøger at udtrække optegnelser over tidligere" globale "miljøændringer, " han sagde.

Forskere har længe brugt oplysninger fra sedimenter i bunden af ​​havet - lag af sten og mikrobiel møg - til at rekonstruere forholdene i fortidens oceaner.

En kritisk udfordring i forståelsen af ​​Jordens overfladeudvikling er at skelne mellem signaler, der er bevaret i sedimentregistreringen, og som afspejler globale processer, såsom udviklingen af ​​havkemi, og dem, der er lokale, repræsenterer aflejringsmiljøet og sedimenternes begravelseshistorie.

Den nye undersøgelse er baseret på analyser af et mineral kaldet pyrit (FeS ₂ ), der dannes i marine sedimenter påvirket af bakteriel aktivitet. Forskerne undersøgte koncentrationer af kulstof, nitrogen og svovl og stabile isotoper af is-interglaciale sedimenter på havbunden langs den kontinentale margen ud for nutidens Peru.

Varierende hastigheder for mikrobiel metabolisk aktivitet, reguleret af regionale oceanografiske variationer i ilttilgængelighed og strømmen af ​​synkende organisk stof, synes at have drevet den observerede variabilitet i pyrit svovl på den peruanske margen, opdagede forskerne.

Undersøgelsen blev ledet af Virgil Pasquier, en postdoktor ved Weizmann Institute of Sciences i Israel, og medforfatter af Itay Halevy, også fra Weizmann Instituttet. Pasquier arbejdede tidligere med Fike ved Washington University. Sammen, samarbejdspartnerne har rejst bekymringer over den almindelige anvendelse af pyrit svovlisotoper til at rekonstruere Jordens udviklende oxidationstilstand.

"Vi søger at forstå, hvordan Jordens overflademiljø har ændret sig over tid, "sagde Fike, der også fungerer som direktør for Washington University's International Center for Energy, Miljø og bæredygtighed. "For at gøre dette, Det er afgørende at forstå den slags processer, der kan påvirke de optegnelser, vi bruger til disse rekonstruktioner. "

"I dette studie, vi har identificeret en vigtig faktor - lokal organisk kulstoflevering til havbunden - der ændrer de geokemiske signaturer, der er bevaret i sedimentære pyritregistre, "sagde han." Det overskriver potentielle optegnelser over global biogeokemisk cykling med oplysninger om ændringer i det lokale miljø.

"Denne observation giver et nyt vindue til at rekonstruere tidligere lokale miljøforhold, hvilket er ret spændende, "Sagde Fike.