Какое отношение физиология фитопланктона имеет к глобальному климату

Новости сегодня - Какое отношение физиология фитопланктона имеет к глобальному климату

Фитопланктон, крошечные фотосинтезирующие организмы в океане, играют решающую роль в глобальном углеродном цикле и влияют на климат Земли. Новое исследование показывает, как различия в физиологии фитопланктона, особенно в отношении поглощения питательных веществ, могут влиять на химический состав океана и даже атмосферы. Это говорит о том, что изменения в физиологии морского фитопланктона могут повлиять на глобальный климат.

Фитопланктон в океане играет центральную роль в глобальном углеродном цикле, поскольку он осуществляет фотосинтез, улавливая и транспортируя углерод (С) в глубины океана. Рост фитопланктона зависит не только от углерода, но также от азота (N) и фосфора (P), которые имеют решающее значение для их клеточного функционирования.

Стехиометрия фитопланктона определяет относительные пропорции различных элементов, таких как C, N и P, в этих организмах. Ключевые связи существуют между стехиометрией фитопланктона и климатом через взаимозависимости между океаническим углеродным насосом, круговоротом питательных веществ , динамикой пищевой сети и реакцией на связанные с климатом факторы, такие как концентрация углекислого газа (CO 2 ) в атмосфере и температура.

В 1930-х годах американский океанограф Альфред Редфилд сделал важное открытие: он обнаружил, что концентрации элементов C, N и P в морском фитопланктоне примерно соответствуют фиксированному соотношению примерно 106:16:1 — соотношению, которое сейчас названный в его честь коэффициент Редфилда.

Удивительно, но исследования Редфилда также показали, что в собранных им образцах морской воды концентрация нитратов, основного источника питательных веществ азота, была в среднем в 16 раз выше, чем концентрация фосфатов, основного источника питательных веществ фосфора. Соотношения азота и фосфора (N:P) как в фитопланктоне, так и в морской воде удивительно схожи, что указывает на сильную связь между пулами питательных веществ в виде твердых частиц (фитопланктон) и растворенных (морская вода).

Вопрос о том, контролирует ли соотношение N:P в растворенном пуле соотношение в твердых частицах или наоборот, долгое время озадачивал морское научное сообщество. «Это вопрос курицы и яйца», — говорит доктор Чиа-Те Чиен, исследователь отдела биогеохимического моделирования Центра океанических исследований ГЕОМАР имени Гельмгольца в Киле, который исследует роль переменной стехиометрии фитопланктона в морская биогеохимия.

Вместе со своими коллегами он сейчас провел моделирование, изучающее взаимосвязь между соотношениями азота и фосфора в растворенных неорганических и твердых частицах органического вещества в морской воде. Исследование, опубликованное в журнале Science Advances , подчеркивает важность переменных соотношений C:N:P в фитопланктоне для регулирования соотношения растворенных в океане питательных веществ в глобальном масштабе и подчеркивает уровень морского кислорода как важнейшего регулятора в системе Земли.

Чтобы исследовать эти взаимосвязи, авторы использовали компьютерную модель физиологии водорослей в сочетании с моделью системы Земли, в которой фитопланктон динамически оптимизирует соотношение C:N:P в ответ на изменяющиеся условия окружающей среды. В компьютерной модели они могли изменить характеристики фитопланктона и наблюдать, как это меняет соотношение азота и фосфора в воде.

Они провели ансамбль из 400 симуляций, которые отличаются минимальным содержанием азота и фосфора, необходимым водорослям для выживания. Результаты моделирования показывают сложные механизмы обратной связи, включающие изменения содержания азота и фосфора в фитопланктоне, уровня кислорода в океане, фиксации N 2 азотфиксирующим фитопланктоном и денитрификации.

Результаты этих моделей бросают вызов широко распространенной гипотезе о сильной связи между соотношением питательных веществ в фитопланктоне и морской воде. Вместо того, чтобы попытаться раскрыть причины сходства наблюдаемых в настоящее время соотношений между фитопланктоном и морской водой, результаты подчеркивают, что эти соотношения не являются похожими по своей сути. Другими словами, сходство, наблюдаемое в наши дни, представляет собой специфическое состояние, и это состояние может быть подвержено изменению, по крайней мере, во временном масштабе, не охватываемом многими десятилетиями наблюдений за океаном in situ.

Кроме того, анализ подчеркивает потенциально существенное влияние квот азота и фосфора, существующих в фитопланктоне, на уровни CO 2 в атмосфере в геологических временных масштабах. Традиционно считалось, что стехиометрические вариации фитопланктона и внутри морской экосистемы оказывают относительно незначительное влияние на морскую биогеохимию и, следовательно, на уровни CO 2 в атмосфере . Теперь эта точка зрения может быть подвергнута сомнению, поскольку это исследование указывает на потенциальную важность физиологических деталей для климатических условий на нашей планете.

Авторы объясняют значимость полученных результатов: «Наши результаты показывают, что концентрация CO 2 в атмосфере , а также температура океана и воздуха чрезвычайно чувствительны к изменениям в элементарной стехиометрии, вызванным изменениями в физиологии фитопланктона». Понимание этих связей может помочь ученым сделать более точные прогнозы о том, как экосистемы и климат нашей планеты будут развиваться в будущем.

Какое отношение физиология фитопланктона имеет к глобальному климату

Понравилась новость - поделитесь с Друзьями!

Новости партнеров:

Рубрика: Наука, Новости

Вам могло бы понравиться:

Уэбб представил лучшие на сегодняшний день доказательства существования каменистой атмосферы экзопланеты Уэбб представил лучшие на сегодняшний день доказательства существования каменистой атмосферы экзопланеты
Новая молекула имитирует противосвертывающее действие кровососущих организмов Новая молекула имитирует противосвертывающее действие кровососущих организмов
Лечение герпеса с помощью редактирования генов добилось прогресса в лабораторных исследованиях Лечение герпеса с помощью редактирования генов добилось прогресса в лабораторных исследованиях
Ветеринары объединяются с рыбаками, чтобы оценить здоровье случайно пойманных морских черепах Ветеринары объединяются с рыбаками, чтобы оценить здоровье случайно пойманных морских черепах

Оставить комментарий

Вы должны Войти, чтобы оставить комментарий.

©2015 - 2024 Актуальные Новости Сегодня. Все права защищены.
При копировании материалов активная гиперссылка на этот сайт ОБЯЗАТЕЛЬНА!