Flydende robotter afslører, hvor meget luftbåren støv befrugter det sydlige ocean - en vigtig klimastøddæmper

Det sydlige Ocean, en region, der er kritisk for Jordens klima, er vært for store opblomstringer af mikroskopiske havplanter kendt som fytoplankton. De danner selve grundlaget for det antarktiske fødenet.

Ved at bruge en flåde af robotflydere blev vores undersøgelse offentliggjort i Nature afslører, at vindblæst støv leverer nok jern til at understøtte en tredjedel af det sydlige Oceans fytoplanktonvækst. At vide dette vil hjælpe os med at forstå, hvordan global opvarmning vil påvirke vigtige klimaprocesser, fytoplankton er involveret i.

Det sydlige Ocean fungerer som en klima "støddæmper". Dets kolde vand og enorme areal fanger op til 40 % af menneskeskabt kuldioxid (CO₂), der absorberes af planetens oceaner hvert år.

Menneskeskabt CO₂ kommer hovedsageligt ud i havet, når det opløses ved overfladen. Imidlertid spiller biologiske processer, der overfører enorme mængder CO₂ fra overfladen til det dybe hav, en afgørende rolle i havets naturlige kulstofkredsløb.

Selv små ændringer af disse processer i det sydlige Ocean kan svække eller styrke klimastøddæmperen. Det er her fytoplankton spiller en nøglerolle.

Phytoplankton:Lille, men mægtig

Ligesom planter på land omdanner fytoplankton CO₂ til biomasse gennem fotosyntese. Når planteplankton dør, synker de ned i det dybe hav. Dette låser effektivt kulstoffet væk i årtier eller endda hundreder af år. Dette er kendt som den biologiske kulstofpumpe, og det hjælper med at regulere jordens klima.

Planteplankton har brug for næringsstoffer og lys for at blomstre. Nitrogen, i form af nitrat, er et af disse essentielle næringsstoffer og er rigeligt i det sydlige ocean. I blomstringsperioden om foråret og sommeren forbruger planteplankton nitrat.

Dette giver forskerne en unik mulighed – ved at måle, hvor meget nitrat der forsvinder sæsonmæssigt, kan de beregne væksten af ​​planteplankton og det kulstof, der er bundet i deres biomasse.

Men der er et twist. Jern, et andet vigtigt næringsstof, er en mangelvare i det sydlige ocean. Denne mangel hæmmer væksten af ​​fytoplankton og sænker effektiviteten af ​​den biologiske kulstofpumpe.

Støv booster livet i det sydlige hav

Jern er almindeligt forekommende i jorden. Vinde fører jernrigt støv fra kontinenterne til havene. Denne forsyning af støvafledt jern kan udløse fytoplanktonopblomstringer, grønnere strækninger af havet og styrke kulstofpumpen.

Historisk set måtte forskere for at studere virkningerne af jernbefrugtning på fytoplankton – uanset om jernet kom fra støv, andre naturlige kilder eller bevidst var tilsat – påbegynde dyre forskningsrejser til det fjerntliggende Sydhav.

Indsigt fra sådanne eksperimenter var dog begrænset til små regioner og korte perioder i bestemte årstider. Man vidste kun lidt om støvets indvirkning på planteplankton hele året rundt i hele det sydlige ocean.

For at løse dette hul vendte vi os til robotter.

Havrobotter følger støvets spor

I løbet af det sidste årti har forskningsorganisationer indsat en flåde af robothaveflydere verden over. Disse robotter sporer utrætteligt havets egenskaber, herunder nitratkoncentrationen.

I vores undersøgelse analyserede vi nitratmålinger på 13.600 steder i det sydlige ocean. Vi beregnede fytoplanktonvækst fra nitratforsvinden og kombinerede disse vækstestimater med computermodeller af støvaflejring.

Med denne nye tilgang afslørede vi en direkte sammenhæng mellem forsyningen af ​​støvafledt jern og planteplanktonvækst. Vigtigt er det, at vi også fandt ud af, at støvet ikke kun falder sammen med planteplanktonvækst – det brænder det faktisk ved at levere jern.

Vi brugte dette forhold til at bygge produktivitetskort over det sydlige ocean – fortid, nutid eller fremtid. Disse kort tyder på, at støv understøtter omkring en tredjedel af fytoplanktonvæksten i det sydlige ocean i dag.

Under istider betød en kombination af tørre forhold, lavere havniveauer og stærkere vinde, at støvaflejringen på det sydlige ocean var op til 40 gange større end i dag.

Når vi anvender støvsimuleringer af den sidste istid på vores nyfundne forhold, vurderer vi, at væksten af ​​planteplankton var to gange højere i disse mere støvede tider, end den er i dag.

Så ved at fremme væksten af ​​fytoplankton spillede støv sandsynligvis en vigtig rolle i at holde atmosfæriske CO₂-koncentrationer lave under istider.

Hvorfor betyder det noget?

Global opvarmning og ændringer i arealanvendelsen kan hurtigt ændre støvtilførslen til havet i fremtiden.

Disse skift ville have vigtige konsekvenser for havets økosystemer og fiskeri, og vores forskning giver værktøjerne til at hjælpe med at forudsige disse ændringer.

For at holde den globale opvarmning under 1,5˚C er det bydende nødvendigt, at vi finder sikre og effektive metoder til aktivt at fjerne CO₂ fra atmosfæren. En foreslået og kontroversiel strategi involverer gødskning af det sydlige ocean med jern, efterligning af de naturlige processer, der reducerede CO₂ under istider.

Vores resultater tyder på, at en sådan strategi kan øge produktiviteten i de mindst støvede dele af det sydlige ocean, men der er stadig usikkerhed omkring de økologiske konsekvenser af denne intervention og dens langsigtede effektivitet med hensyn til at opfange kulstof.

Ved at studere, hvordan naturen har gjort dette tidligere, kan vi lære mere om de mulige resultater og praktiske muligheder for at gøde havet for at afbøde klimaændringer.

Flere oplysninger: Jakob Weis et al., En tredjedel af det sydlige Oceans produktivitet understøttes af støvaflejring, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07366-4

Journaloplysninger: Natur

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.