数千公里外的撒哈拉沙尘让海洋生物繁衍生息

Josiah02 · 发表于 2024-9-23 13:28:51

铁是生命不可或缺的微量元素，可促进呼吸、光合作用和 DNA 合成等过程。铁是当今海洋中一种有限的资源，这意味着增加流入海洋的铁可以增加浮游植物固定的碳量，从而对全球气候产生影响。
铁元素通过河流、冰川融化、热液活动，尤其是风，最终进入海洋和陆地生态系统。但并非所有的铁元素化学形式都是“生物反应性的”，也就是说，并不是所有铁元素都能被生物从环境中吸收。
“我们在这里表明，从撒哈拉沙漠向西吹过大西洋的尘埃中所含的铁元素，其特性会随着吹拂的距离而改变：距离越远，铁元素的生物反应性就越强，”佛罗里达州立大学副教授、《海洋科学前沿》新研究报告的合著者杰里米·欧文斯博士说。
“这种关系表明，大气中的化学过程将生物反应性较低的铁转化为更容易获取的形式。”
问题的核心
欧文斯及其同事测量了国际海洋探索计划 (IODP) 及其早期版本收集的大西洋海底钻芯中的生物活性铁和总铁含量。IODP 旨在提高我们对气候变化和海洋条件、地质过程和生命起源的理解。
研究人员根据与所谓的撒哈拉-萨赫勒沙尘走廊的距离选择了四个岩心。后者从毛里塔尼亚延伸到乍得，是下风向地区重要的尘埃铁来源。
最靠近这条走廊的两个岩心分别位于毛里塔尼亚西北部以西约 200 公里和 500 公里处，第三个位于大西洋中部，第四个位于佛罗里达以东约 500 公里处。作者研究了这些岩心的上部 60 至 200 米，反映了过去 12 万年（即上一次间冰期以来）的沉积物。
他们用等离子质谱仪测量了这些岩心的总铁浓度以及铁同位素浓度。这些同位素数据与撒哈拉沙漠的尘埃一致。
然后，他们利用一系列化学反应揭示了沉积物中以碳酸铁、针铁矿、赤铁矿、磁铁矿和黄铁矿形式存在的总铁含量。这些矿物中的铁虽然不具有生物反应性，但很可能是通过海底的地球化学过程由更具生物反应性的形式形成的。
欧文斯说：“与以前的研究不同，我们关注的是总铁含量，而是测量那些能够轻易溶解在海洋中、并且能够被海洋生物代谢的铁。”
“沉积物中只有一小部分铁元素可被生物利用，但在铁元素从其原始来源运输的过程中，这一部分可能会发生变化。我们的目的是探索这些关系。”
随风飘扬
结果表明，最西边岩心的生物活性铁比例低于最东边岩心。这意味着，相应更大比例的生物活性铁已从尘埃中流失，可能已被水柱中的生物利用，因此从未到达底部的沉积物。
“我们的研究结果表明，在长距离大气运输过程中，原本不具有生物反应性的尘埃结合铁的矿物性质发生了变化，使其更具生物反应性。这种铁随后被浮游植物吸收，然后才能到达海底，”加州大学河滨分校教授、该研究的最后一位作者蒂莫西·莱昂斯博士说。
莱昂斯说：“我们得出的结论是，到达亚马逊盆地和巴哈马群岛等地区的尘埃可能含有特别易溶解且可供生命利用的铁，这要归功于它们距离北非很远，因此受大气化学过程的影响时间更长。”
“运输的铁似乎刺激了生物过程，就像铁肥可以影响海洋和大陆上的生命一样。这项研究是一个概念验证，证实了含铁尘埃可以对远离其来源的生命产生重大影响。”

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