La risalita nell'Oceano Pacifico equatoriale orientale fornisce nutrienti essenziali per le piante microscopiche della regione, ma il ferro – un ingrediente chiave che facilita il consumo di azoto – scarseggia. Compensare, il fitoplancton si unisce per riciclare il metallo scarso e conservarlo nel loro habitat oceanico superiore, scienziati dell'Università della California, Irvine hanno scoperto.

"Per decenni, gli oceanografi hanno compreso il vitale, ruolo fertilizzante svolto dal ferro nell'ambiente oceanico, " ha detto Patrick Rafter dell'UCI, autore principale di un recente studio in Comunicazioni sulla natura . "Le piante acquatiche non assorbono azoto in assenza del metallo, che è un fattore limitante nella loro riproduzione e crescita." Presenterà oggi le sue scoperte all'American Geophysical Union Ocean Sciences Meeting 2018.

Questa comprensione è importante, secondo Rafter, un assistente scienziato di progetto nella scienza del sistema terrestre, perché questi organismi aiutano a regolare il clima globale tirando l'anidride carbonica atmosferica nell'oceano. Ma alcune condizioni sono necessarie perché questo processo avvenga.

"C'è pochissimo ferro che entra nell'ecosistema in questa parte del mondo, che è molto diverso da quello che vediamo nell'Atlantico, con enormi quantità di polvere trasportatrice di metalli dal deserto del Sahara che vi soffia sopra, " ha detto la co-autrice Katherine Mackey, UCI Clare Boothe Luce Assistant Professor di Scienze del Sistema Terra. "E allo stesso tempo, hai un risveglio, guidato dalla circolazione oceanica e dai venti, che porta in superficie acqua molto ricca di azoto."

La produttività osservata del fitoplancton del Pacifico in mezzo a questo squilibrio di nutrienti ha lasciato perplessi a lungo gli oceanografi.

Alla ricerca di indizi geochimici per spiegare il consumo di azoto e la crescita delle piante in acque povere di ferro, Rafter ha analizzato carote di sedimenti risalenti a un milione di anni fa, e raccolse campioni d'acqua a bordo di una nave da ricerca centinaia di miglia a ovest delle isole Galapagos.

Ciò ha informato la comprensione dell'oceanografo all'inizio della carriera della quantità di azoto assorbita dal fitoplancton, che sono alla base della rete trofica oceanica. "Ma sono arrivato al punto in cui ho detto, 'Aspetta un minuto - il ferro è davvero la cosa, '", ha detto. "Non importa come ho fatto i calcoli, Non sono riuscito a spiegare il consumo di azoto in base al ferro fornito al sistema."

Rafter si consultò con Mackey, che ha fornito input e strumenti numerici per risolvere il problema. Crunching equazioni differenziali in quello che hanno definito un "modello a scatola, "Gli scienziati hanno concluso che il fitoplancton deve utilizzare una qualche strategia per trattenere il ferro nell'oceano superiore.

"Quando diciamo che il ferro viene riciclato nel sistema in modo più efficiente rispetto ad altri elementi, non sembra così grande, affermazione profonda, ma per quelli di noi che hanno studiato queste comunità, in realtà è una visione molto importante di come funziona il sistema, come funziona la vita delle piante marine nell'oceano, " Rafter ha detto. "Questa comunità microbica ha trovato un modo per fertilizzarsi con il ferro".

Il documento pone una notevole enfasi sui processi biologici e chimici dell'azoto, assorbimento di ferro e CO2, ma i ricercatori si sono anche concentrati sulla fisica di base coinvolta nei modelli mutevoli della circolazione oceanica e della risalita nel tempo, che hanno attinenza con questioni ambientali più ampie.

"Cosa succede tra un decennio o un secolo o un milione di anni?" ha detto Rafter. "Il nostro modello dimostra che se si cambia la velocità con cui le acque vengono portate in superficie, è possibile consentire un maggiore o minore riciclaggio del ferro e l'autofecondazione da parte del fitoplancton. E poi ottieni più consumo di azoto e, in definitiva, più di questa crescita delle piante che può influenzare la ripartizione dell'anidride carbonica tra oceano e atmosfera, che ha un impatto sul clima globale".