Plankton är små organismer som driver med strömmarna i haven och haven. Trots sin ringa storlek, de spelar en viktig planetarisk roll på grund av deras enorma mängd. Fotosyntetiserande plankton, känd som växtplankton, till exempel, producerar hälften av syret i atmosfären medan de binder enorma mängder koldioxid (CO ₂ ). Eftersom södra oceanen runt Antarktis är mycket rik på näringsämnen, växtplankton kan trivas där. Det är därför en nyckelregion för kontroll av atmosfärisk CO ₂ koncentrationer.

Eftersom andra näringsämnen är rikliga, forskare har hittills antagit att mängden tillgängligt mikronäringsämne avgör hur väl växtplankton trivs i södra oceanen. Forskare från GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel och Storbritanniens National Oceanography Center har nu publicerat en studie i den internationella tidskriften Naturkommunikation visar för första gången att i vissa delar av södra oceanen, mangan, inte järn, är den begränsande faktorn för växtplanktontillväxt.

"Detta är ett viktigt fynd för vår förmåga att bedöma framtida förändringar, men också för att bättre förstå växtplankton tidigare, "säger doktor Thomas J. Browning från GEOMAR, huvudförfattare till studien.

Tidigare forskning tyder på att större växtplanktontillväxt i södra oceanen var en viktig bidragande faktor till istidens början under de senaste 2,58 miljoner åren. Mer växtplankton kunde binda mer CO ₂ , som togs bort från atmosfären. Som ett resultat, genomsnittliga globala temperaturer sjönk ytterligare. "Så det är kritiskt att vi förstår exakt vilka processer som reglerar växtplanktontillväxt i södra oceanen, "Dr Browning påpekar.

Verkligen, tillsammans med järn, mangan är ett annat viktigt mikronäringsämne som krävs av varje fotosyntetisk organism, från alger till ekar. I det mesta av havet, dock, tillräckligt med mangan är tillgängligt för växtplankton att det inte begränsar dess tillväxt.

Mätningar i avlägsna regioner i södra oceanen, å andra sidan, har visat mycket lägre mangankoncentrationer. Under en expedition på det brittiska forskningsfartyget RRS JAMES CLARK ROSS genom Drake Passage mellan Tierra del Fuego och Antarctic Peninsula i november 2018, Dr Browning och hans team tog vattenprover. Medan han fortfarande var ombord, de använde dessa vattenprover och växtplanktonet som de innehöll för att genomföra experiment med vilka näringsämnen som påverkar tillväxten och vilka som inte gör det.

"Genom att göra så, vi kunde för första gången visa en manganbegränsning för växtplanktontillväxt i mitten av Drake Passage. Närmare stranden, järn var den begränsande faktorn, som förväntat, "Dr Browning rapporterar.

Efter expeditionen, laget använde ytterligare modellberäkningar för att bedöma konsekvenserna av de experimentella resultaten. Bland annat, de fann att manganbegränsningen kan ha varit ännu mer utbredd under istiden än den är idag. "Detta skulle göra detta tidigare redovisat för faktor till en central del av förståelsen av istiden, "säger Dr Browning.

Dock, eftersom detta är det första rekordet i en specifik region i södra oceanen, ytterligare forskning behövs för att bättre förstå den geografiska omfattningen och tidpunkten för manganbegränsning i södra oceanen. "Vi behöver också fortfarande studera vilka faktorer som styr mangankoncentrationer i havsvatten och hur växtplankton anpassar sig till manganbrist. Allt detta är avgörande för att bygga mer exakta modeller av hur jordsystemet fungerar, "Avslutar Thomas Browning.