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北太平洋副热带环流生态系统中的一个异常多年来困扰着海洋学家

发布时间:2019-06-11 10:27:11 来源:

巨大的亚热带“旋风” - 海洋中部的大型旋转水流系统 - 覆盖了地球表面的40%,长期以来被认为是具有分层水的生物沙漠,其中含有很少的营养物质来维持生命。

这些地区也被认为非常稳定,但科学家们已经记录了北太平洋副热带环流生态系统中的一个异常现象,多年来困扰着海洋学家:该地区的化学变化,特别是磷和铁的水平,影响整体营养成分,最终它的生物生产力。

在本周发表在“美国国家科学院院刊”上的一项新研究中,研究人员记录了导致这些变化的原因:通过亚洲尘埃沉积到海洋中的铁量的变化。

俄勒冈州立大学生物地球化学家和生态学家Ricardo Letelier说:“我们现在知道,这些被认为是贫瘠和稳定的地区实际上非常有活力。”他与夏威夷大学的David Karl合作领导了这项研究。“由于这些地区覆盖了地球表面的大部分,我们需要更多地了解它们的工作原理,以便更好地预测该系统将来如何应对气候变化。”

该研究的重点是北太平洋副热带环流,并使用了由美国国家科学基金会资助的夏威夷海洋时间序列计划的ALOHA站三十年的观测数据。

北太平洋环流的表层以非常清澈的海水为特征,几乎没有任何营养成分。这些水的非凡光学清晰度允许阳光深入水柱并支持100米(或328英尺)以下的光合作用。

通常情况下,海洋的上部水柱受到来自深层的富含营养的水的补充,但这些水非常分层,几乎没有发生混合。更深的水(表面以下数百至数千米)通过分解生物体的残留物而富含营养物质,这些生物体在沉入海底之前生长并收获表层中的稀缺营养物质。

磷和铁都是生命的关键组成部分,研究人员注意到,在研究的三十年中,北太平洋环流表层水域中这些营养物质的含量发生了显着变化。

Letelier表示,该团队能够将这些变化与亚洲尘埃的铁输入联系起来 - 这是该大陆的荒漠化,燃烧,特别是野火和工厂产出以及北太平洋海域的风力模式的组合 - 方差并提供不同数量的营养来维持生命。

这种变化的关键是太平洋年代际振荡,这是一种海洋 - 大气关系,它在东北太平洋的大气压弱相和强相之间变化。在低压减弱的几年里,来自亚洲的风变得更强,更向南移动,并带来更多的灰尘,使ALOHA站周围的海洋受到影响。当压力增强时,发生相反的情况。

强风可以带来大量的铁,使生物体生长并利用海洋上层的所有磷。然而,由于大多数铁不溶,深水富含磷相对于铁。因此,当风力较弱时,很少有铁输入施肥并去除上层中可能通过深水混合引入的过量磷。

“有时会有5到6年的磷浓缩期,然后有一段时间会转换,”Letelier说。“从2000年到2007年,几乎没有磷。我们已经看到生态系统功能发生了一些变化,但我们还没有看到生物组成发生重大变化。它们可能即将到来;现在还为时过早。”

随着Artic温暖,科学家表示他们希望看到整个北太平洋的风力模式发生长期变化。此外,由亚洲人为活动驱动的土地利用和污染的演变将影响风和海洋携带的铁和其他营养物质的来源和数量。

这些变化将如何影响富铁粉尘进入东太平洋并影响这个广阔海洋区域的生产力仍然是一个悬而未决的问题。

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