冰川融水將鐵傾入海洋,為藻類繁殖播下種子

來自冰川融水的鐵肥可能有助於滋養浮游生物大量繁殖,進而吸收天空中的二氧化碳

稱之為天然地球工程。

科學家在本週釋出的一項新研究中報告稱,冰川融水可能正在將大量的活性鐵輸送到海洋中,這可能會透過促進吸收碳的藻類大量繁殖來抵消氣候變化的一些負面影響。這篇發表在《自然通訊》雜誌上的論文,進一步證實了冰川在兩極融化可能產生超出海平面上升的廣泛影響的研究結果。

布里斯托大學博士生、該研究的主要作者喬恩·霍金斯說:“理論認為,你新增的鐵越多,這些浮游生物的生產力就越高,因此在光合作用中從大氣中吸收的二氧化碳就越多。浮游生物‘固定’二氧化碳,就像樹木一樣。”


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他說,這項工作可能有助於改進未來的氣候模型,並填補過去重大氣候轉變和冰河時代的資料空白。他表示,尤其需要進一步研究南極洲的影響,因為目前南大洋的鐵含量有限。

霍金斯和來自英國四所大學的研究團隊在2012年夏季測試了從格陵蘭島利弗雷特冰川收集的融水,並檢測到大量的鐵奈米顆粒,稱為水鐵礦。霍金斯說,水鐵礦被認為是“生物可利用”的鐵,因為它很容易被浮游生物在實驗室實驗中使用。

透過檢測到的樣本中鐵礦物水平,該團隊估計,目前冰川向海洋輸送的生物可利用鐵的通量,格陵蘭島每年為40萬至250萬公噸,南極洲每年高達10萬公噸。

這意味著極地地區可能與風吹塵土一樣,成為海洋鐵的來源。霍金斯說,僅格陵蘭島的貢獻就可能佔全球海洋生物可利用鐵通量的8%至50%。

鐵礦石的反作用
十年前,一個普遍的假設是,河流和塵土為海洋提供了大部分的鐵。從那時起,科學家們在幾篇論文中報告說,冰山和深海熱液噴口也可能是重要的貢獻者。

霍金斯說,去年的一項研究發現,格陵蘭島的一條冰川正在釋放鐵,但它評估的區域沒有他的研究那麼大,時間也沒有那麼長。例如,利弗雷特冰川的研究區域超過600平方公里,而早期的工作評估的冰川約為5平方公里,他說。

他說:“我們的研究是迄今為止第一個跟蹤整個融化季節的研究,也是第一個研究大型冰川流域的研究。”

伍茲霍爾海洋研究所的高階科學家,以及早期關於格陵蘭島供應鐵的論文的合著者馬特·查雷特說,雖然這項新研究與他之前的工作有些重疊,但它提供了新的細節。

他說:“可以認為,像他們研究的那樣更大的系統更適合擴充套件到整個冰蓋。”

莫斯蘭丁海洋實驗室的科學家肯尼斯·科爾說,這篇論文“寫得很好”,並增加了人們對鐵如何可能對氣候變化產生反作用的理解。

霍金斯說,格陵蘭島的鐵來源於儲存在冰下融水,這些融水在融化季節透過冰層中的隧道和裂縫被地表水“沖刷出來”。目前尚不完全清楚鐵一旦進入海洋會傳播多遠,但它可能停留在兩極附近。“有證據表明可以輸送到離岸幾百公里的地方,但只有少量會到達公海,”他說。

目前還不完全清楚鐵將如何與極地生態系統相互作用。科學家們早就知道,鐵滋養的藻類可以吸收碳,這導致人們猜測鐵施肥可能是冷卻地球的一種地球工程選擇。它也可能促進以浮游生物為食的海洋生物的生長。例如,加拿大一個社群在兩年前向海洋傾倒了大量的鐵塵,試圖增加鮭魚的數量。

霍金斯說,就透過冰蓋進行的“自然”鐵施肥而言,從碳將在極易變暖的地區被移除,以及額外的藻類可能有助於受變暖威脅的極地海洋生物的角度來看,積極的方面可能超過消極的方面。他指出,藻類可以促進磷蝦的生長,而磷蝦又可以餵養魚類、鯨魚和海豹。

然而,他指出伍茲霍爾海洋研究所的一份報告,該報告記錄了海洋中新增鐵和由此產生的藻類可能產生的一系列潛在問題,例如耗盡海洋表面其他營養物質(如氮)。

霍金斯說:“理論上這是一件好事。然而,可能會對物種多樣性產生影響……分解的浮游生物可能會消耗深層水域中的氧氣,剝奪其他生物的氧氣,就像河流和湖泊中藻類大量繁殖時發生的那樣。”

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