Результаты важны сегодня, потому что по мере того, как группы ищут способы борьбы с изменением климата, некоторые изучают возможность удобрения океанов железом в качестве решения.Водоросли поглощают двуокись углерода (CO2) — парниковый газ, который способствует глобальному потеплению. Сторонники удобрения железом утверждают, что добавление железа в океаны будет способствовать росту водорослей, которые поглотят больше CO2 и опустят его на дно океана.
Самые многообещающие районы океана — это регионы с высоким содержанием питательных веществ, но с низким содержанием хлорофилла, что свидетельствует о том, что водоросли не так продуктивны, как могли бы. Южный океан, северная часть Тихого океана и экваториальная часть Тихого океана подходят под это описание. Чего не хватает, говорят сторонники, железа достаточно.
Новое исследование, опубликованное на этой неделе в Proceedings of the National Academy of Sciences, добавляет к растущим свидетельствам, однако, что удобрение железом может не работать в экваториальной части Тихого океана, как предполагалось.По сути, Земля уже провела свои собственные крупномасштабные эксперименты по удобрению железа.
Во время ледниковых периодов в экваториальную часть Тихого океана поступало почти в три раза больше переносимого по воздуху железа, чем в неледниковые периоды, но новое исследование показывает, что это увеличение не повлияло на биологическую продуктивность. В некоторых случаях, когда уровень содержания железосодержащей пыли увеличивался, производительность фактически снижалась.Вместо этого в экваториальной части Тихого океана имеет значение то, как железо и другие питательные вещества поднимаются снизу за счет апвеллинга, подпитываемого циркуляцией океана, сказала ведущий автор Гизела Винклер, геохимик из обсерватории Земли Ламонт-Доэрти Колумбийского университета.
Исследование показало, что из подводного экваториального течения поступает в 7-100 раз больше железа, чем из переносимой по воздуху пыли на участках, разбросанных по экваториальной части Тихого океана. Авторы пишут, что, хотя все питательные вещества могут быть использованы не сразу, они расходуются со временем, поэтому биологический насос уже работает с полной эффективностью.«Улавливание углекислого газа — вот в чем все суть: вызывает ли железный дождь с переносимой по воздуху пылью улавливание атмосферного CO2? Мы обнаружили, что это не так, по крайней мере, не в экваториальной части Тихого океана», — сказал Винклер.
Новые данные не исключают возможности использования железных удобрений в других местах. Винклер и соавтор Роберт Андерсон из Земной обсерватории Ламонт-Доэрти участвуют в текущих исследованиях, посвященных изучению воздействия железа из пыли на Южный океан, где переносимая по воздуху пыль обеспечивает большую долю железа, достигающего поверхности.
Статья PNAS следует за другой статьей Винклера и Андерсона, написанной в соавторстве ранее в этом году в журнале Nature с аспирантом Ламонт Кассандрой Коста, изучающей биологический ответ на железо в экваториальной части Тихого океана во время последнего ледникового максимума около 20 000 лет назад. Новая статья расширяет это исследование от моментального снимка во времени до временного ряда за последние 500 000 лет. Это подтверждает, что открытие Коста о том, что удобрение железом тогда не имело никакого эффекта, соответствует схеме, которая распространяется на последние пять ледниковых периодов.
Чтобы определить, насколько продуктивными были водоросли, ученые в статье PNAS использовали керны глубоководных отложений из трех мест в экваториальной части Тихого океана, которые охватывают 500 000 лет истории океана. Они проверили эти ядра на барий, меру того, сколько органических веществ экспортируется на морское дно в каждый момент времени, и на опал, силикатный минерал, который поступает из диатомовых водорослей.
Измерения содержания тория-232 отражали количество пыли, которая поднималась с земли в каждый момент времени.«Ни естественная изменчивость источников железа в прошлом, ни целенаправленное добавление железа в поверхностные воды экваториальной части Тихого океана сегодня, предлагаемые в качестве механизма для смягчения антропогенного увеличения запасов СО2 в атмосфере, не окажут значительного воздействия», — заключили авторы.
Предыдущие эксперименты с удобрениями железом дали неоднозначные результаты. Например, в рамках Европейского эксперимента по удобрению железа (EIFEX) в 2004 году в Южный океан было добавлено железо и удалось вызвать всплеск диатомовых водорослей, которые захватили СО2 в своей органической ткани и опустились на дно океана.
Однако в 2009 году германо-индийский проект LOHAFEX проводил эксперименты в соседнем районе в Южной Атлантике и обнаружил несколько диатомовых водорослей. Вместо этого большая часть его водорослей была съедена крошечными морскими существами, передавая СО2 в пищевую цепочку, а не поглощая его. В случае с LOHAFEX ученые определили, что не хватает еще одного питательного вещества, в котором нуждаются диатомовые водоросли — кремниевой кислоты.Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) осторожно обсуждает удобрения железом в своем последнем отчете о смягчении последствий изменения климата.
Он предупреждает о потенциальных рисках, в том числе о влиянии, которое более высокая продуктивность в одном районе может оказать на питательные вещества, необходимые морским обитателям ниже по течению, и о потенциале расширения зон с низким содержанием кислорода, увеличения закисления глубин океана и увеличения закиси азота, парникового газа. более мощный, чем CO2.«Хотя общепризнано, что атмосферная пыль играет значительную роль в климатической системе, изменяя планетное альбедо, исследование Винклера и др.
Убедительно показывает, что пыль и связанное с ней содержание железа не является ключевым фактором в регулировании связывания СО2 в океане. в экваториальной части Тихого океана в больших пространственных и временных масштабах », — сказала Стефани Кенаст, морской геолог и палеоокеанограф из Университета Далхаузи, которая не принимала участия в исследовании. «Таким образом, классическая парадигма удобрения океана железом во время более пыльных ледников может быть отвергнута для экваториальной части Тихого океана, подобной северо-западной части Тихого океана».