Zbadali dno Atlantyku. Znaleźli "dary" z Sahary

Pył z Sahary nawiewany nad Atlantyk dostarcza ekosystemom wodnym niezbędnego żelaza, wynika z nowych badań. Przy czym żelazo związane z saharyjskim pyłem ma właściwości, które zmieniają się wraz z przebytą odległością: im większą drogę pył pokonał, tym skuteczniej działa.

Życie oceaniczne rozwija się dzięki pyłowi z Sahary nawiewanemu nad Atlantyk z odległości tysięcy kilometrów – ustalili naukowcy z Florida State University. Wszystko przez żelazo, które zawiera. Dostępność żelaza może być ograniczonym zasobem, a jest to element niezbędny do życia, umożliwiający takie procesy jak oddychanie, fotosyntezę czy syntezę DNA. Zwiększenie przepływu żelaza do mórz i oceanów może zwiększyć ilość węgla wiązanego przez fitoplankton, co ma konsekwencje dla globalnego klimatu.

Opis i rezultaty badań ukazały się na łamach pisma "Frontiers in Marine Science" (DOI: 10.3389/fmars.2024.1428621).

Żelazo jest niezwykle istotnym pierwiastkiem dla różnych procesów, m.in dla oddychania komórkowego czy fotosyntezy. Jednak nie wszystkie jego formy znajdujące się w środowisku są łatwo przyswajane przez morskie organizmy. Pierwiastek ten dystrybuowany jest do oceanów z rzek, topniejących lodowców czy z aktywności hydrotermalnej. Bardzo ważną rolę odgrywa tutaj także wiatr.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

- Pokazujemy, że żelazo związane z pyłem z Sahary nawiewanym na zachód nad Atlantyk ma właściwości, które zmieniają się wraz z przebytą odległością: im większa ta odległość, tym bardziej bioreaktywne żelazo - powiedział dr Jeremy Owens z Florida State University, współautor badania. - Ta relacja sugeruje, że procesy chemiczne w atmosferze przekształcają mniej bioreaktywne żelazo w jego bardziej dostępne formy - dodał.

Owens wraz ze swoimi współpracownikami zmierzył ilość bioreaktywnego i całkowitego żelaza w rdzeniach wiertniczych wydobytych z dna Oceanu Atlantyckiego, zebranych przez International Ocean Discovery Program (IODP) i jego wcześniejsze wersje. Naukowcy skupili się na czterech rdzeniach wydobytych w okolicy tzw. korytarza pyłowego Sahara-Sahel, który rozciąga się od Mauretanii do Czadu i jest ważnym źródłem żelaza.

Dwa rdzenie znajdujące się najbliżej korytarza zostały wydobyte ok. 200 km i 500 km na zachód od północno-zachodniej Mauretanii, trzeci ze środkowych części Atlantyku, a czwarty ok. 500 km na wschód od Florydy. Autorzy zbadali górne warstwy tych rdzeni - do 200 metrów, odzwierciedlające osady z ostatnich 120 tys. lat.

Zmierzyli całkowite stężenia żelaza w rdzeniach, a także stężenia izotopów żelaza. Analizy izotopowe pokazały, że żelazo to pochodzi z Sahary. Następnie wykorzystali zestaw reakcji chemicznych, aby ujawnić żelazo obecne w osadach w postaci różnych minerałów. Żelazo w nich zawarte, choć nie jest bioreaktywne, prawdopodobnie powstało z bardziej bioreaktywnych form poprzez procesy geochemiczne na dnie morskim.

- Zamiast skupiać się na całkowitej zawartości żelaza, jak to miało miejsce w poprzednich badaniach, zmierzyliśmy żelazo, które może łatwo rozpuścić się w oceanie i do którego organizmy morskie mogą uzyskać dostęp w ramach swoich szlaków metabolicznych. Tylko ułamek całkowitego żelaza w osadach jest biodostępny, ale ułamek ten może się zmieniać podczas transportu żelaza z jego pierwotnego źródła. Chcieliśmy zbadać te zależności — powiedział Owens.

Wyniki wykazały, że proporcja bioreaktywnego żelaza była niższa w rdzeniach najbardziej wysuniętych na zachód. Naukowcy wskazują, że te części bioreaktywnego żelaza bliżej Afryki zostały prawdopodobnie wykorzystane przez organizmy w toni wodnej, tak że nigdy nie dotarły do osadów na dnie.

- Nasze wyniki sugerują, że podczas transportu atmosferycznego na duże odległości właściwości mineralne pierwotnie niebioreaktywnego żelaza związanego z pyłem zmieniają się, czyniąc je bardziej bioreaktywnym. Następnie żelazo to jest pobierane przez fitoplankton, zanim dotrze do dna - powiedział dr Timothy Lyons z University of California w Riverside, współautor badania.

- Wnioskujemy, że pył docierający do regionów takich jak dorzecze Amazonki i Bahamy może zawierać żelazo, które jest szczególnie rozpuszczalne i dostępne dla życia, dzięki dużej odległości od Afryki Północnej, a tym samym dłuższej ekspozycji na procesy chemiczne w atmosferze. Transportowane żelazo wydaje się stymulować procesy biologiczne w taki sam sposób, w jaki nawożenie żelazem może wpływać na życie w oceanach i na kontynentach. To badanie jest dowodem koncepcji potwierdzającym, że żelazo związane z pyłem może mieć duży wpływ na życie w dużych odległościach od jego źródła - dodał Lyons.

Źródło: Frontiers, fot. Wonker, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons