I motsats till konventionell visdom, svavelproduktionen av små marina alger minskade under glaciala perioder, och är mer kopplat till klimatet än man tidigare trott, enligt den senaste forskningen från forskare i Japan. En tydligare förståelse av sambandet mellan klimatet och marint växtplankton, de mikroskopiska encelliga algerna som lever i havets ytvatten, kan hjälpa forskare att införliva dessa effekter i framtida klimatmodeller.

Deras resultat publicerades den 19 juli, 2019 i Naturkommunikation .

Svavel som produceras av marint växtplankton påverkar balansen mellan inkommande energi från solen och den utgående energin som jorden reflekterar tillbaka till rymden. Det kan också vara en indikator på primär produktivitet genom att fotosyntetisera växtplankton i södra oceanen. Växtplankton, som också spelar en viktig roll för att avlägsna koldioxid från atmosfären, kan därför avsevärt påverka klimatet.

Marint växtplankton, som landväxter, är primärproducenter i botten av livsmedelskedjan. Genom fotosyntes, växtplankton absorberar koldioxid (CO ₂ ) och producerar organiskt kol som i slutändan stöder hela det marina näringsnätet. Som ett resultat, CO ₂ avlägsnas från ytvattnet och binds så småningom upp i sediment på havets botten. Detta kallas "exportproduktion, " som mäts i enheter kol.

Marint växtplankton avger dimetylsulfid, eller DMS, en organisk svavelhaltig förening som ger havet dess distinkta lukt. När den oxideras, DMS kan producera svavel aerosoler som fungerar som molnkondensationskärnor som spelar en viktig roll vid molnbildning. Ökat svavel bidrar därför till jordens kylning både genom att sprida strålning och genom att reflektera strålning tillbaka ut i rymden genom albedo-afffekten.

DMS är den mest förekommande biologiska svavelföreningen som släpps ut i atmosfären och tros påverka jordens klimat avsevärt och möjligen också spela en roll för att hålla jorden i ett tillstånd av jämvikt. Dess bidrag till klimatet är komplext och måste förstås fullt ut. Undersöker svavel och metansulfonat, de oxiderade produkterna av dimetylsulfid, i Antarktis är iskärnor ett användbart verktyg för att undersöka sambandet mellan svavelcykeln och klimatet.

Man trodde tidigare att marint växtplankton var den dominerande källan till icke-havssalt svavel under glacial-interglaciala cykler, med terrestra källor som bara bidrar med en liten del. Än, bidraget från terrestra källor kan vara mycket mer betydande under glaciala perioder när mängden damm ökar.

"Tidigare studier av iskärn i Antarktis, som har antagit att majoriteten av icke-havssaltsulfat härrör från DMS-utsläpp från växtplankton, visar inget samband mellan marint växtplankton och svavelutsläpp, och därför primär produktivitet, och klimatet, " sa professor Kumiko Goto-Azuma, en forskare vid National Institute of Polar Research, Forskningsorganisation av information och system, och Institutionen för polarvetenskap, Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI) i Japan.

"Detta strider mot marina sedimentregistreringar som visar ökad exportproduktion i den antarktiska zonen i södra oceanen, vilket tyder på ökad primärproduktivitet. Vi ville lösa det här pusslet och se om den tidigare hypotesen från iskärnstudier är korrekt."

Enligt Goto-Azuma, nya iskärnrekord erhållna vid Dome Fuji i östra Antarktis, spänner över de senaste 720, 000 år, visa att en stor del av icke-havssaltsulfat, som traditionellt användes som en representant för marint växtplanktonsulfat, härrör troligen från landbaserat damm under glaciationsperioder.

"Genom att korrigera för detta, vi har gjort en reviderad beräkning av fytoplanktonsulfat och har funnit att dess flöde minskar under glaciala perioder och ökar under interglaciala perioder, " förklarade Goto-Azuma. "Våra resultat tyder på minskade dimetylsulfidemissioner i den antarktiska zonen i södra oceanen under glaciala perioder och ger nya bevis på hur svavelcykeln och klimatet i södra oceanen är sammanlänkade."

Nästa steg är "att undersöka kopplingar mellan klimat, marint växtplanktonsulfat, och CO ₂ genom klimat- och atmosfärskemimodellering baserad på vår reviderade beräkning av DMS-deriverat sulfat, " sa Goto-Azuma.