Фиксация азота на удивление высока в прибрежных водах и может играть большую роль, чем ожидалось, в поглощении углекислого газа (CO2) в этих водах, говорится в новом исследовании, проведенном Университетом Дьюка. показывают ученые.
Знание того, где и когда происходит фиксация азота, поможет ученым точнее оценить способность прибрежных вод поглощать и накапливать углекислый газ, а также поможет в прогнозировании климата в будущем.
"Предыдущие модели предполагали, что большая часть фиксации азота происходила в открытом океане. Мы обнаружили обратное: скорость на самом деле выше в прибрежных районах. До сих пор на них в основном не обращали внимания", - сказал Николас Кассар, профессор биогеохимии в Школа окружающей среды Герцога Николая, который был старшим автором исследования.
Большая часть этой упускаемой из виду активности вызвана микробами, известными как цианобактериальные диазотрофы, которые живут в прибрежных водах, как показывает исследование.
Крошечные организмы поглощают газообразный азот (N2) и превращают его в аммиак (NH3), форму азота. которые фитопланктон, основа морской пищевой сети, может использовать в качестве пищи. Это, в свою очередь, стимулирует фотосинтез фитопланктоном и поглощение CO2.
«Это означает, что мы должны пересмотреть глобальное распределение морской фиксации N2 и переоценить ее роль в прибрежном углеродном цикле», - сказал Вейи Тан, доктор философии.. D. студент факультета наук о Земле и океане в школе Герцога Николая, который провел исследование в рамках своей докторской диссертации.
Кассар и Тан опубликовали свое рецензируемое исследование 19 февраля в Nature Communications.
Их выводы основаны на тысячах проб морской воды, собранных на протяжении 6000 километров в западной части Северной Атлантики во время двух 10-дневных исследовательских экспедиций в 2015 и 2016 годах.
Сбор такого беспрецедентного объема данных за такой короткий промежуток времени в море стал возможен, объяснил Кассар, потому что его лабораторная группа разработала инструмент, который позволяет проводить почти непрерывный анализ N в реальном времени. 2 фиксация. Они используют метод, называемый FARACAS, или анализы восстановления ацетилена в проточной инкубации с помощью лазерной абсорбционной спектроскопии с нисходящим кольцом резонатора.
Раньше единственным способом количественной оценки фиксации азота в морской среде, которая, как правило, носит очень эпизодический характер, был спорадический сбор образцов, возможно, два раза в день, в местах, где останавливалось их исследовательское судно. Кассар сказал, что это было похоже на чтение только двух глав книги вместо всех. Это оставило пробелы в повествовании.
«Наш новый прибор позволяет нам собирать практически непрерывные образцы на обширных просторах океана во время движения корабля, что делает его гораздо лучшим инструментом для помощи исследователям. Это похоже на биогеохимический компас», - сказал он. «Хотя при таком разрешении каждая точка данных не является полностью независимой, мы можем собрать больше данных за один рейс, чем вы найдете в существующей литературе».
Метаанализ существующей литературы, который впоследствии провел Тан, показывает, что фиксация азота, вероятно, значительна и в других прибрежных регионах мира, а не только в западной части Северной Атлантики.
«Азотфиксация - один из важнейших процессов, управляющих жизнью на Земле и в океанах. Разработка этой новой методики измерения азотфиксации уже меняет наше понимание того, где и когда это происходит», - сказала Хеди Эдмондс, руководитель программы директор отдела наук об океане Национального научного фонда (NSF), который финансировал исследование за счет гранта CAREER (№ 1350710) Кассару.
Дополнительную поддержку исследованиям оказала стипендия Link Foundation Ocean Engineering & Instrumentation Fellowship to Tang.
Сивер Ван, докторант в области наук о Земле и океане в Школе Николая Герцога, является соавтором статьи.
Другие соавторы были из Университета Далхаузи; свободный университет; Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл; Laboratoire des Sciences de l'Environment Marin при Европейском университетском институте морей; и Instituto de Oceanografia y Cambio Global.