Знание того, где и когда происходит азотфиксация, поможет ученым лучше количественно оценить способность прибрежных вод поглощать и накапливать углекислый газ и поможет в будущих прогнозах климата.
"Предыдущие модели предполагали, что большая часть азотфиксации происходит в открытом океане. Мы обнаружили обратное: в прибрежных районах цены на самом деле выше.
До сих пор на них в основном не обращали внимания », – сказал Николас Кассар, профессор биогеохимии Школы окружающей среды Герцога Николая, который был старшим автором исследования.
Исследование показывает, что большая часть этой упускаемой из виду деятельности вызвана микробами, известными как цианобактериальные диазотрофы, которые обитают в прибрежных водах.
Крошечные организмы поглощают газообразный азот (N2) и превращают его в аммиак (NH3), форму азота, которую фитопланктон, основа морской пищевой сети, может использовать в качестве пищи. Это, в свою очередь, способствует фотосинтезу фитопланктона и поглощению CO2.
«Это означает, что мы должны пересмотреть глобальное распределение морской фиксации N2 и переоценить ее роль в прибрежном углеродном цикле», – сказал Вейи Тан, доктор философии.D. студент факультета наук о Земле и океане в школе Герцога Николая, проводивший исследование в рамках своей докторской диссертации.
Кассар и Тан опубликовали рецензируемое исследование в феврале. 19 в Nature Communications.
Их выводы основаны на тысячах проб морской воды, собранных на 6000 км в западной части Северной Атлантики во время двух 10-дневных исследовательских круизов в 2015 и 2016 годах.
Кассар объяснил, что сбор такого беспрецедентного объема данных за такое короткое время в море стал возможен, потому что его лабораторная группа разработала инструмент, который позволяет им проводить почти непрерывный анализ фиксации N2 в реальном времени. Они используют метод, называемый FARACAS, или анализы восстановления ацетилена при проточной инкубации с помощью спектроскопии поглощения лазера с опусканием резонатора.
Раньше единственный способ, которым ученым приходилось количественно определять фиксацию азота в морской среде, которая, как правило, носит очень эпизодический характер, заключался в периодическом отборе образцов, возможно, дважды в день в местах, где остановилось их исследовательское судно.
По словам Кассара, это было похоже на чтение только двух глав книги вместо всех. Это оставило пробелы в повествовании.
«Наш новый инструмент позволяет нам собирать образцы почти непрерывно на обширных океанских просторах во время движения корабля, что делает его гораздо лучшим инструментом для помощи исследователям.
Это похоже на биогеохимический компас », – сказал он. "Хотя каждая точка данных не является полностью независимой в этом разрешении, мы можем собрать больше данных за один круиз, чем вы найдете в существующей литературе."
Метаанализ существующей литературы, который впоследствии провел Тан, показывает, что азотфиксация, вероятно, имеет большое значение и в других прибрежных регионах мира, а не только в западной части Северной Атлантики.
«Фиксация азота – один из важнейших процессов, регулирующих жизнь на Земле и в океанах. «Разработка этого нового метода измерения азотфиксации уже меняет наше понимание того, где и когда это происходит», – сказала Хеди Эдмондс, директор программы Отделения наук об океане Национального научного фонда (NSF), финансировавшего исследование за счет гранта CAREER (# 1350710) в Кассар.
Дополнительную поддержку исследованиям оказала стипендия Link Foundation по океанотехнике и приборостроению, предоставленная Tang.
Сивер Ван, докторант кафедры наук о Земле и океане в школе Герцога Николая, является соавтором статьи.
Другие соавторы были из Университета Далхаузи; Vrije Universiteit; Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл; Лаборатория морских наук об окружающей среде при Европейском университете мира; и Instituto de Oceanografia y Cambio Global.