Новые исследования химии океанов во время ледниковых периодов помогают решить загадку, которая занимала ученых более двух десятилетий.
Вопрос заключается в том, сколько CO2, попадавшего в океан во время ледниковых периодов, можно отнести к «биологическому насосу», где атмосферный углерод поглощается фитопланктоном и улавливается на морское дно, когда организмы умирают и тонут.
Решение этой головоломки важно для повышения точности моделей климата и понимания того, как океанические процессы могут реагировать на изменение климата в будущем.
Проведенное учеными IMAS и Университета Ливерпуля и опубликованное в Nature Communications, исследование показало, что фитопланктон ледникового периода в тропиках поглощал высокие уровни CO2 из-за оплодотворения железом- богатая пыль, уносимая в океан.
Ведущий автор доктор Пирс Бьюкенен сказал, что до сих пор модели были в состоянии объяснить только часть CO2, которая попала в океаны ледникового периода через биологический насос.
Во время прошлых ледниковых периодов уровень углерода в атмосфере был ниже, а в океанах выше, чем сегодня, но научные модели не в состоянии объяснить все дополнительные выбросы CO2, которые вошли в океан», - сказал доктор Бьюкенен.
Главная гипотеза заключалась в том, что богатая железом пыль, выносимая ветром с ледниковых ландшафтов, стимулировала рост фитопланктона в высоких широтах, но это объясняет только около одной трети дополнительного CO2 поглощается биологическим насосом: остальные две трети фактически «отсутствуют».
"Мы использовали модель океана, чтобы изучить реакцию фитопланктона в тропических водах на богатую железом пыль, особенно группу фитопланктона, называемую "азотфиксаторами".
"Они способны биохимически "фиксировать" азот из атмосферы, подобно азотфиксирующим бактериям, которые помогают бобовым культурам расти в бедной питательными веществами почве.
Известно, что морские фиксаторы азота играют важную роль в морском азотном цикле, и теперь мы показали, что они также крайне важны в морском углеродном цикле.
"Когда мы добавили железо в нашу модель океана, азотфиксаторы процветали, и их рост и последующее погружение в глубины океана могут объяснить большую часть недостающего CO2," Доктор Бьюкенен сказал.
Доцент IMAS Занна Чейз сказала, что это решение было впервые предложено в 1997 году, но за последние два десятилетия оно не получило большого распространения.
«Прелесть этого подхода в том, что он может объяснить почти все дополнительные CO2, которые фитопланктон перенес в океаны во время последнего ледникового периода», - сказал доцент Чейз..
Повышение активности биологического насоса в тропиках дополняло то, что происходит в более холодных водах, вытягивая более высокие уровни CO2 в океаны и удерживая их в океанских глубинах..
Сегодня этот путь для углерода в глубины океана сокращается, потому что ветром циркулирует меньше удобряющего железа, а рост фитопланктона, в том числе фиксаторов азота, соответственно ограничен, хотя есть признаки того, что он усилился в течение Тихий океан со времен промышленной революции.
Учет этих связей между циклами железа, азота и углерода в нашем океане и моделями изменения климата позволит им лучше объяснять океанические процессы и прогнозировать будущие изменения.
"Но то, как будет развиваться обогащение фитопланктона железом, в настоящее время неясно, что подрывает нашу способность предсказывать роль океана в вытягивании CO2 из атмосферы в ближайшие столетия", Доцент Чейз сказал.