Международная исследовательская группа под руководством ученых из Кильского центра океанографических исследований ГЕОМАР им. Гельмгольца провела комплексное междисциплинарное исследование в контексте совместного исследовательского проекта (SFB) 754 «Взаимодействие климата и биогеохимии в тропическом океане» и обнаружила процесс, который объясняет удаление железа в бескислородных условиях. «Результаты также могут помочь понять фундаментальные процессы в круговороте азота и углерода», — объясняет д-р Флориан Шольц из GEOMAR. Он является первым автором исследования, которое недавно было опубликовано в международном журнале Earth and Planetary Science Letters.Загадка относительного «дефицита железа» в зонах тропического минимума кислорода была еще более сложной, поскольку предыдущие исследования показали, что в этих регионах огромное количество железа выбрасывается в океан из бескислородных отложений морского дна. «Однако лишь небольшая часть этого железа достигает поверхностных слоев и открытого океана, где биологическая продуктивность ограничена железом», — объясняет Флориан Шольц.
Таким образом, возник вопрос: какой процесс удаляет железо из морской воды?Чтобы решить этот вопрос, команда взяла пробы с морского дна, из пограничного слоя между морским дном и морской водой, а также из разных слоев воды в зоне тропического минимума кислорода во время экспедиции M92 с немецким исследовательским судном METEOR в январе. 2013. Затем эти образцы были тщательно исследованы на химические, физические и биологические параметры.
«Среди других задач микробиологи провели генетический анализ микроорганизмов, живущих в воде, чтобы оценить, какие метаболические процессы являются преобладающими», — объясняет Шольц. Кроме того, команда исследовала образцы частиц из водной толщи на источнике синхротронного излучения в Технологическом институте Карлсруэ (KIT).
С помощью этого анализа они смогли определить, какие минералы железа встречаются в разных слоях воды.Эти анализы показали, что железо реагирует с нитратом вместо кислорода. Это связано с определенными микроорганизмами, которые также ответственны за разложение биодоступного азота. «До сих пор эти процессы не были обнаружены в зонах минимума кислорода, — объясняет Флориан Шольц, — но они важны для понимания всей системы.
Только когда мы знаем, когда и где определенные питательные вещества доступны для роста планктона, мы можем также оценить, как много углерода планктон может связать путем фотосинтеза и таким образом удалить из атмосферы ».В качестве главы новой младшей исследовательской группы Эмми Нётер, финансируемой Немецким научным фондом, доктор Флориан Шольц продолжит изучение потоков железа и других микроэлементов через морское дно в ближайшие годы. «В настоящее время мы продолжаем развивать существующие автономные глубоководные лаборатории, чтобы они также могли обнаруживать очень небольшие концентрации определенных микроэлементов, таких как железо.
Тем не менее, мы не до конца понимаем обстоятельства, при которых донные отложения представляют собой источник или раковина для этих необходимых элементов », — подчеркивает биогеохимик.