Железо является важным питательным веществом не только для людей, но и для микроскопической морской жизни. Теперь новое исследование отображает различные типы частиц железа в океане вокруг Антарктиды, объясняя, почему некоторые регионы лучше других, удаляя углекислый газ из атмосферы.
Исследование показало, что только в нескольких регионах содержится правильная форма железа, необходимая для поддержания роста морских водорослей, также известная как фитопланктон, который поглощает углекислый газ.
Исследование исследователей Принстона и международных сотрудников было опубликовано в номере журнала Science Science от 30 ноября.
«Наше исследование объясняет, почему, хотя в Южном океане есть железо, в некоторых регионах мы не видим того же роста фитопланктона, которое мы наблюдаем в других частях мира», – сказал профессор Массачусетского технологического института Сатиш Мынини, который курировал исследование.
«Понимание того, что ограничивает рост этих водорослей, важно, потому что эти организмы превращают атмосферный углекислый газ в растительную биомассу, процесс, который иногда называют биологическим насосом двуокиси углерода в океан», – сказал Бьорн фон дер Хейден, ведущий автор и аспирант из Университета Стелленбоша в Южной Африке, который провел год в Принстонском университете в качестве приглашенного студенческого научного сотрудника. «Южный океан более важен, чем тропический лес Амазонки для удаления углекислого газа из атмосферы».
Соавторами исследования были советник фон дер Хейдена, Алакендра Ройхоудхури, профессор геофизических наук Университета Стелленбоша, исследователи Южноафриканского совета по научным и промышленным исследованиям и ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (LBNL) Министерства энергетики США.
Фон дер Гейден собрал образцы морской воды во время трех различных исследовательских экскурсий в Южный океан и работал с Мыниным и Толеком Тайличаком, штатным ученым из LBNL, чтобы использовать мощный микроскоп для анализа образцов и определения того, какие формы железа присутствовали. Исследователи обнаружили пять типов железа: от двуокиси железа, которое обычно биодоступно, до магнетита и трехвалентного железа (ржавчины), которые плохо биодоступны.
Большая часть железа в южном океане происходит от рек, опустошающихся в океан из Южной Африки, таяния льда из Антарктиды, пыльных плюмов из Южной Америки или подъема воды из глубокого океана, – сказал Мыни.
Используя данные о том, где были собраны образцы, исследователи построили карту, показывающую, где были найдены пять форм железа. (Рисунок 2) Биологически доступные формы были расположены ближе к Антарктиде, в районах, которые питались апвеллингом, и близки к африканскому континенту. В регионах между двумя континентами преобладало железо, которое не было биодоступным.
«Мы не знаем, почему существуют региональные различия в формах железа, – сказал Мынини, – но они могут быть связаны с источником железа. Это то, что мы хотели бы изучить ».
Исследование является частью Африканского центра по изучению климата и наук о Земле (ACCESS), который является исследовательской инициативой Программы грандиозных задач Принстона, которая направлена на решение сложных глобальных экологических проблем путем интеграции исследований и преподавания. Дополнительная поддержка была оказана Национальным научным фондом и Министерством энергетики.