Södra oceanen, en region som är kritisk för jordens klimat, är värd för stora blomningar av mikroskopiska havsväxter som kallas växtplankton. De utgör själva grunden för det antarktiska näringsnätet.
Med hjälp av en flotta av robotflottor publicerades vår studie i Nature avslöjar att vindblåst damm levererar tillräckligt med järn för att stödja en tredjedel av södra oceanens växtplanktontillväxt. Att veta detta kommer att hjälpa oss att förstå hur den globala uppvärmningen kommer att påverka viktiga klimatprocesser som växtplankton är involverat i.
Södra oceanen fungerar som en klimat "stötdämpare". Dess kalla vatten och stora område fångar upp till 40 % av människans genererade koldioxid (CO₂) som absorberas av planetens hav varje år.
Människans genererad CO₂ kommer huvudsakligen ut i havet när den löses upp vid ytan. Biologiska processer som överför stora mängder CO₂ från ytan till djuphavet spelar dock en avgörande roll i havets naturliga kolcykel.
Även små förändringar av dessa processer i södra oceanen kan försvaga eller stärka klimatstötdämparen. Det är här växtplankton spelar en nyckelroll.
Liksom växter på land omvandlar växtplankton CO₂ till biomassa genom fotosyntes. När växtplankton dör sjunker de ner i djuphavet. Detta låser effektivt bort kolet i årtionden, eller till och med hundratals år. Detta är känt som den biologiska kolpumpen, och det hjälper till att reglera jordens klimat.
Växtplankton behöver näring och ljus för att blomstra. Kväve, i form av nitrat, är ett av dessa essentiella näringsämnen och finns det gott om i södra oceanen. Under blomningsperioden på våren och sommaren förbrukar växtplankton nitrat.
Detta ger forskarna en unik möjlighet – genom att mäta hur mycket nitrat som försvinner säsongsvis kan de beräkna tillväxten av växtplankton och kolet som binds i deras biomassa.
Men det finns en twist. Järn, ett annat viktigt näringsämne, är en bristvara i södra oceanen. Denna brist hämmar tillväxten av växtplankton, vilket minskar effektiviteten hos den biologiska kolpumpen.
Dam ökar livet i södra oceanen
Järn finns vanligtvis i marken. Vindar bär järnrikt damm från kontinenterna till haven. Denna tillgång av dammhärlett järn kan utlösa växtplanktonblomningar, grönare sträckor av havet och stärka kolpumpen.
Historiskt sett, för att studera effekterna av järnbefruktning på växtplankton – oavsett om järnet kom från damm, andra naturliga källor eller medvetet tillsatts – var forskare tvungna att ge sig ut på dyra forskningsresor till det avlägsna södra oceanen.
Men insikter från sådana experiment var begränsade till små regioner och korta perioder under vissa årstider. Lite var känt om inverkan av damm på växtplankton året runt i hela södra oceanen.
För att komma till rätta med denna lucka vände vi oss till robotar.
Under det senaste decenniet har forskningsorganisationer distribuerat en flotta av robotbaserade havflottor över hela världen. Dessa robotar spårar outtröttligt havets egenskaper, inklusive nitratkoncentrationen.
I vår studie analyserade vi nitratmätningar på 13 600 platser i södra oceanen. Vi beräknade växtplanktontillväxt från nitratförsvinnande och kombinerade dessa tillväxtuppskattningar med datormodeller av dammavsättning.
Med detta nya tillvägagångssätt upptäckte vi en direkt koppling mellan tillgången på dammhärlett järn och växtplanktontillväxt. Viktigt är att vi också upptäckte att dammet inte bara sammanfaller med växtplanktontillväxt – det ger faktiskt bränsle till det genom att tillföra järn.
Vi använde detta förhållande för att bygga produktivitetskartor över södra oceanen – dåtid, nutid eller framtid. Dessa kartor tyder på att damm stöder ungefär en tredjedel av växtplanktontillväxten i södra oceanen idag.
Under istider innebar en kombination av torrare förhållanden, lägre havsnivåer och starkare vindar att dammavlagringen på södra oceanen var upp till 40 gånger större än idag.
När vi tillämpar dammsimuleringar av den senaste istiden på vårt nyfunna förhållande, uppskattar vi att växtplanktontillväxten var två gånger högre under dessa dammigare tider än den är idag.
Så, genom att underblåsa tillväxten av växtplankton, spelade damm sannolikt en viktig roll för att hålla atmosfärens CO₂-koncentrationer låga under istider.
Global uppvärmning och förändringar i markanvändningen kan snabbt förändra dammleveransen till havet i framtiden.
Dessa förändringar skulle få viktiga konsekvenser för havets ekosystem och fiske, och vår forskning ger verktygen för att förutsäga dessa förändringar.
För att hålla den globala uppvärmningen under 1,5˚C är det absolut nödvändigt att vi hittar säkra och effektiva metoder för att aktivt ta bort CO₂ från atmosfären. En föreslagen och kontroversiell strategi innebär att gödsla södra oceanen med järn, efterlikna de naturliga processer som minskade CO₂ under istider.
Våra resultat tyder på att en sådan strategi skulle kunna öka produktiviteten i de minst dammiga delarna av södra oceanen, men osäkerheten kvarstår kring de ekologiska konsekvenserna av detta ingripande och dess långsiktiga effektivitet när det gäller att fånga upp kol.
Genom att studera hur naturen har gjort detta tidigare kan vi lära oss mer om de möjliga resultaten och praktiska effekterna av att gödsla havet för att mildra klimatförändringarna.
Mer information: Jakob Weis et al, En tredjedel av södra oceanens produktivitet stöds av dammavsättning, Natur (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07366-4
Journalinformation: Natur
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
