• Thursday April 18,2019

Kuburan Watery



Lautan adalah sinki semulajadi untuk karbon-C pada jadual berkala, dengan berat atom 12.01. Mikroorganisma mengambil karbon dioksida, organisma lain memakannya, dan detritus berasaskan karbon dari laman web makanan besar ini jatuh ke dasar laut.
Gambar oleh John Clark


Varieti Pseudo-nitzschia (kira-kira 500 mikrometer, atau .02 inci, panjang) tumbuh di koloni pembentuk rantaian. Mereka berkembang apabila beberapa kawasan lautan dibina dengan besi-strategi yang mungkin mengurangkan tahap karbon dioksida atmosfera.
Gambar oleh Susan Coale, dengan sokongan Dr David Garrison (Yayasan Sains Kebangsaan) dan Mary Silver (Universiti California Pusat untuk Teknologi Marin Integratif).

Kira-kira 15 tahun yang lalu, saintis marin John Martin menyampaikan sepasang legenda: "Beri saya setengah beban kapal besi dan saya akan memberikan umur ais."
Semasa jawatannya di Makmal Marin Moss Landing dekat Monterey, California, Martin menjadi yakin bahawa besi yang disimpan di perairan lautan memainkan peranan penting dalam perubahan iklim. Kekurangan besi muncul untuk mengurangkan pertumbuhan organisma marin terapung yang dipanggil fitoplankton, yang memerlukan logam untuk membuat enzim. Martin berkata bahawa jika kawasan miskin-miskin telah dibuahi dengan suplemen, plankton akan berkembang dan, melalui fotosintesis, selendang karbon dioksida yang cukup dari air permukaan untuk mengekang trend pemanasan global.
Martin telah merumuskan "hipotesis Geritol " untuk menyelesaikan misteri ekologi dasar laut. Tetapi apabila eksperimen yang dijalankan selepas kematiannya pada tahun 1993 menunjukkan bahawa perairan yang miskin besi sebenarnya berbunga dengan alga ketika diperkaya, usahawan memeluk idea itu sebagai cara untuk mendapatkan bayaran untuk menarik karbon dioksida keluar dari atmosfera.
Sekarang ujian lapangan yang mengukur penyimpanan karbon jangka panjang di perairan yang telah disenyawakan telah menghasilkan keputusan yang tidak menggalakkan. "Ia kelihatan sangat menjanjikan, seperti tidak akan mengambil banyak kawasan besi atau laut untuk memberi impak, " kata ahli kimia marin Ken Buesseler dari Institut Oceanografi Woods Hole di Massachusetts. "Tetapi orang tidak pernah mengukur berapa banyak karbon akan masuk ke dalam laut dalam. "
Apabila ia datang untuk mengunci karbon, lebih baik adalah lebih baik. Mawar fitoplankton hanya terbatas pada permukaan air, di mana mereka mempunyai akses ke cahaya matahari. Karbon dioksida dari atmosfera larut di lautan, dan organisma menggunakannya untuk fotosintesis. Semasa proses itu, atom oksigen dibebaskan, dan karbon menjadi blok bangunan bahan organik pepejal. Tetapi karbon "tetap " dengan cara ini dapat dengan mudah bocor kembali ke atmosfera apabila, misalnya, pemangsa mengunyah pada fitoplankton dan kemudian menyerap karbon dioksida. Jika karbon kekal dalam bentuk pepejal, ia perlu tenggelam di bawah lapisan permukaan, di mana semua tindakan berlaku. Itu lapisan pencampuran boleh pergi sedalam 1, 000 kaki atau lebih, kata Buesseler. Hanya zarah paling berat bahan yang kaya dengan karbon akan jatuh di luar itu: rumpun sel plankton mati, mayat pemangsa yang mati, dan pemangsa 'pelet fecal.
"Orang selalu membuat andaian bahawa jika anda mendapat mekar, anda akan mendapat pemindahan karbon yang sangat cekap ke dalam laut dalam, " kata Buesseler. Sebaliknya, ekosistem plankton sangat berkesan dalam mengitar semula karbon-sebanyak 95 peratus daripadanya kekal di permukaan. "Ia adalah kitaran berterusan ini: Sesuatu yang tumbuh, sesuatu yang memakannya, sesuatu yang lain tumbuh, ada yang memakannya ... Ini bermakna karbon tidak tenggelam."
Oleh itu, Buesseler tidak terkejut sepenuhnya apabila, dalam percubaan persenyawaan terbesar yang dipegang hingga kini, beliau mencatatkan tahap karbon tenggelam yang hanya satu seratus daripada mereka yang diramalkan oleh model dan rancangan geoinineering. Dua eksperimen terdahulu di bahagian yang sama di dunia tidak menunjukkan sebarang perbezaan sama sekali dalam jumlah karbon "dieksport " dari perairan yang disenyawakan dan belum dibersihkan. Pembajaan besi laut mungkin bukan pilihan yang murah dan menarik jika berdampak pada ekspor karbon dan penyerapan serendah yang diperhatikan hingga kini, "Buesseler menyimpulkan dalam laporan baru-baru ini dengan ahli lautan Philip Boyd dari University of Otago di New Zealand.
Data buesseler berasal dari pemerhatian 28 hari berhampiran New Zealand yang dipanggil SOFeX, pendek untuk Eksperimen Besi Laut Selatan (Fe). Lautan Selatan - badan air yang mengelilingi Antartika di bawah 50 ° lintang selatan - adalah tempat kegemaran untuk ujian persenyawaan kerana perairannya habis dalam besi tetapi kaya dengan nutrien lain seperti nitrogen, fosforus, dan silikon, yang memakan fitoplankton. Sedangkan sedimen sungai dan habuk bawaan angin membawa stok besi yang banyak ke kebanyakan lautan di dunia, tiga kawasan di Pasifik terpencil dari angin debu-lautan Selatan, sebahagian dari Pasifik tengah, dan beberapa subtitik air. Para ahli lautan telah hairan selama beberapa dekad mengapa wilayah ini tidak menyokong komuniti plankton yang teguh dan perikanan yang penuh. Martin mendapati bahawa mereka adalah anemia.
Para saintis menjalankan eksperimen lapangan pertama untuk menguji teori Martin pada pertengahan 1990-an. Besi yang dibubarkan dalam larutan asid lemah digerakkan menjadi 23 batu persegi dari lautan terbuka barat dari Kepulauan Galápagos. Ini dan eksperimen berikutnya sering menghasilkan hasil dramatik: Molekul phytoplankton kadang-kadang mudah dilihat untuk muncul dalam imej satelit. Walau bagaimanapun nasib karbon mereka tetap tidak jelas.


Menambah besi ke kawasan laut yang kurang besi menggalakkan pertumbuhan kehidupan marin, yang secara teorinya menarik lebih banyak karbon dioksida daripada atmosfera. Satu masalah dengan strategi adalah bahawa karbon nampaknya dikitar semula begitu cekap dalam rantaian makanan laut yang hanya peratusan yang sangat sedikit karbon akhirnya diasingkan di sedimen lautan.
Grafik oleh Don Foley

"Ia benar-benar sangat sukar untuk mengukur jumlah karbon yang tenggelam ke laut dalam, " kata Buesseler. "Dan saya tidak mengatakan bahawa hanya kerana saya melakukannya. "
Buesseler menggunakan teknik yang mengukur kelimpahan relatif unsur uranium radioaktif dan thorium produk pembusukannya. Kedua-dua radioisotop perlu wujud dalam nisbah malar di dalam air laut. Tetapi torium melekat pada zarah karbon dan tenggelam. Jadi penurunan torium relatif terhadap uranium di perairan permukaan boleh bertindak sebagai proksi untuk jumlah karbon tenggelam. Buesseler berkata ukuran terkininya menunjukkan bahawa menguburkan hanya 30 peratus daripada karbon yang dilepaskan setiap tahun akibat daripada kegiatan manusia akan mengambil satu juta peleburan besi seperti SOFeX ke atas kawasan perkuburan marin "lebih dari satu urutan magnitud yang lebih besar daripada keseluruhan kawasan Lautan Selatan. "
Sallie Chisholm, ahli ekologi laut di MIT, mengatakan jumlah Buesseler adalah satu lagi alasan dalam senarai panjang yang dia teruskan mengapa persenyawaan besi tidak perlu ditingkatkan untuk tujuan komersil. "Anda tidak dapat menyimpulkan akibat pembuahan berskala besar dari eksperimen berskala kecil, " katanya. "Anda tidak boleh mengetahui status karbon jangka panjang atau kesan persenyawaan yang mampan. " Dia mengatakan ia pasti mengubah struktur web makanan-ia harus menukar web makanan untuk kerja.
Persenyawaan juga boleh menghasilkan gas rumah hijau yang lebih kuat daripada karbon dioksida. Metana, sebagai contoh, dibebaskan apabila fitoplankton terurai. Dalam satu surat kepada jurnal Sains, saintis atmosfer Mark Lawrence dari Institut Kimia Max Planck di Mainz, Jerman, menyatakan bahawa bunga phytoplankton juga menghasilkan dimetil sulfida, yang mengubah penutup awan, dan metil halida yang mengikis lapisan ozon: "The kemungkinan iklim yang tidak diingini dan perubahan atmosfera ... adalah hujah penting terhadap persenyawaan laut. "


Phaeocystis adalah salah satu daripada mikroorganisma yang berkembang pesat dalam eksperimen pengayaan besi di Lautan Selatan. Fitoplankton boleh tumbuh sendirian atau dalam koloni gelatin.
Gambar oleh Susan Coale, dengan sokongan Dr David Garrison (NSF) dan Mary Silver (Pusat Teknologi Universiti Integratif Marin Universiti California).

Martin memberi amaran tentang akibat tersebut. "Bahaya terbesar, menurut saya, " tulisnya pada tahun 1990, "adalah persenyawaan besi berskala besar akan terjadi tanpa pemahaman yang diperlukan tentang apa yang akan terjadi pada skala antara satu sel ke ekosistem. "
Perniagaan pupuk seperti GreenSea Venture Inc. Virginia dan Yayasan Planktos California tetap optimis mengenai prospek teknik itu. Melalui protokol yang ditubuhkan pada tahun 1997 di Konvensyen Rangka Kerja Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu mengenai Perubahan Iklim di Kyoto (yang mana pentadbiran Amerika Syarikat sekarang tidak menyokong), firma boleh menjual karbon "kredit " kepada pencemar sebagai pertukaran untuk menyerap karbon dengan menyuntikkan karbon dioksida ke dalam tanah takungan, katakan, atau dengan menanam pokok. Unjuran awal mencadangkan bahawa persenyawaan lautan mungkin yang paling murah dari semua skim ini. Planktos berharap dapat mengenakan $ 4 untuk setiap tan karbon yang dimasukkan ke dalam lautan-walaupun masih belum ada standard untuk menentukan jumlah karbon yang terkubur.
Dan walaupun hasil SOFeX tidak bersemangat, beberapa saintis berpendapat bahawa persenyawaan laut masih boleh menjadi harapan terbaik untuk melupuskan 6.5 bilion tan kelebihan karbon dioksida yang dibebaskan oleh umat manusia ke atmosfera setiap tahun. "Kami sedang menuju ke arah keadaan iklim yang tidak dialami oleh Bumi dalam berjuta-juta tahun, " kata ahli kimia marin Ken Johnson dari Institut Penyelidikan Akuarium Monterey Bay. "Bahawa kepada saya agak menakutkan, kita tidak dapat menanggung sebarang penyelesaian yang berpotensi."
Johnson mengatakan bahawa keadaan semasa ekspedisi itu jauh dari ideal untuk tenggelam karbon. Perairan Antartika adalah jauh lebih panas daripada biasa, dan angin 50-simpulan melolong setiap hari, memperlambat pertumbuhan fitoplankton. Krew SOFeX terpaksa berlepas sebelum mekar plankton telah menghabiskannya.
"Kembang itu meningkat secara linear apabila kita pergi dan mungkin berterusan selama berbulan-bulan, " bersetuju Ken Coale dari Moss Landing, saintis yang bertanggungjawab terhadap SOFeX. "Kami tidak mengkuikannya dengan sepenuhnya. " Tetapi dengan tiga kapal ekspedisi itu, lebih daripada $ 21, 000 sehari dan hampir 100 saintis di kapal, "tiada siapa yang mempunyai masa kapal untuk memerhatikannya sepanjang keseluruhan kursus mereka. "
Richard Barber, seorang ahli laut yang mengkaji model komputer hasil persenyawaan di Makmal Marin Universiti Duke di Beaufort, Carolina Utara, menyeru persenyawaan besi "proses pengurangan yang paling berjaya di dunia. " Tetapi dia tertanya-tanya tentang ' nasib jangka karbon yang diasingkan: Walaupun ia tenggelam, adakah ia akan tenggelam? Arus dalam laut biasanya menarik nutrien terkubur kembali ke perairan permukaan. Model tukang cukur menunjukkan bahawa jika karbon tidak jatuh cukup dalam, ia dapat bertahan semula dalam masa kurang dari satu abad. Dan untuk menjadi yang paling berkesan, persenyawaan lautan berskala besar perlu berterusan.
"Bagaimanakah kamu menyuburkan semua lautan yang miskin-besi setiap lima hari? " Katanya. "Saya tidak fikir ia akan berfungsi. "
Walaupun para saintis laut tidak bersetuju dengan prospek persenyawaan besi sebagai penawar bagi pemanasan global, mereka sebulat suara mengenai nilainya sebagai alat untuk mengkaji ekologi laut. Kajian-kajian itu lebih diperlukan daripada sebelumnya, kata Coale, jika hanya untuk mengukur kesan potensi persenyawaan komersil berskala besar sebelum ia terjadi. Coale berpendapat ia tidak adil, jika tidak mustahil, menjangkakan lautan dapat menyerap lebih daripada 6 bilion tan karbon berlebihan setiap tahun.
"Terdapat banyak daripada kita yang menganggap lautan menjadi suci, " katanya. Tetapi "kami telah membiarkan kucing itu keluar dari beg itu. Kami perlu terus memerhati sekarang, sama ada kami suka atau tidak. "


Laman Web Yayasan Planktos, salah satu perniagaan yang mengejar pembajaan besi, mempunyai asas tentang proses dan potensinya: www.planktos.com.
Pergi halaman Dr. Buesseler di Woods Hole Oceanographic Institution Web site untuk lebih lanjut mengenai persenyawaan besi dan untuk mengetahui lebih lanjut mengenai pelayaran SOFeX:
//cafethorium.whoi.edu/Fe/Why-Iron.html


Artikel Yang Menarik

Kredit: Albozagros Genetik dan sejarah Tibet sangat menarik bagi kebanyakan orang. Sejujurnya, sebab utama di sini ialah ketinggian. Dataran Tibet telah berkhidmat sebagai sebuah kubu bagi penduduk yang telah menyesuaikan diri secara biologi dan kultur kepada keadaan yang melampau. Secara semulajadi, ini bermakna terdapat genetik populasinya yang saksama di Tibet, kerana hipoksia adalah kesan sampingan hidup ketinggian yang tinggi yang memberi impak secara dramatik

Ia Bukan Haba, Ia adalah Kelembapan: Elektrik Dari Udara

Ia Bukan Haba, Ia adalah Kelembapan: Elektrik Dari Udara

Siapa yang memerlukan Encik Fusion jika anda boleh menarik tenaga langsung dari udara? Satu pasukan saintis dari University of Campinas di Brazil berusaha mencari jalan keluar dari udara dalam kelembapan yang tinggi, pergi jauh untuk menerangkan asal-usul kilat, dan menawarkan janji kuasa yang boleh diperbaharui untuk San Francisco dan New England, di mana kelembapan berlimpah dan cahaya matahari, tidak begitu banyak

Dye Fluorescent untuk Tumor Kini Diuji di Orang

Dye Fluorescent untuk Tumor Kini Diuji di Orang

Racun dari salah satu spesies paling berbahaya di dunia, kalajengking kematian penjahat Israel, dapat menyelamatkan nyawa pesakit kanser. Molekul pengesan kanser yang terdapat dalam racun, apabila dipadankan dengan pewarna bercahaya, menyediakan saintis cara baru untuk melihat tumor semasa pembedahan

Evolution Ulasan The Tangled Bank:  "Radical "

Evolution Ulasan The Tangled Bank: "Radical "

Bank Tangled mendapat ulasan tiga muka dalam terbitan terbaru Evolution , jurnal utama dunia mengenai biologi evolusi. Pengulas, Judith Bronstein dan Peter Reinthal dari University of Arizona, mempunyai perkara yang sangat baik untuk dikatakan. Berikut adalah beberapa petikan yang membuatkan saya tersenyum: Setiap bab berbunyi lebih seperti naratif yang menarik atau artikel akhbar tingkat pertama daripada sebagai buku teks (secara klasik, agak kering)

Stimulasi adalah penting

Stimulasi adalah penting

Hari kedua Persidangan Biologi Pemuliharaan Persatuan. Walaupun saya suka perkara ini, saya mengakui ada masa saya duduk dalam ceramah dan mata saya berat dengan kebosanan. Ini fenomena yang sama berlaku di pejabat kongres selama taklimat panjang yang membosankan ketika kita orang-orang dipinjam dan dirangsang

California Mengumumkan Pelan Ambisi untuk Memotong Gas Rumah Kaca

California Mengumumkan Pelan Ambisi untuk Memotong Gas Rumah Kaca

Beberapa minggu selepas Senat AS gagal meluluskan satu set peraturan untuk melambatkan pemanasan global, keadaan California menunjuk jalan ke hadapan. Pengawal udara California hari ini mengumumkan pelan berani untuk mengurangkan pelepasan gas rumah hijau yang akan mengubah cara utiliti menjana elektrik, pembuat kereta membina kereta dan pemaju membina bangunan, dan melancarkan pasaran luas negara dalam perdagangan kredit karbon