Znaczna część tlenu obecnego w atmosferze powstaje w oceanach dzięki mikroskopijnym algom, których funkcjonowanie zależy od dostępności żelaza. Niedobór tego pierwiastka ogranicza fotosyntezę fitoplanktonu i wpływa na stabilność morskich ekosystemów. Wyniki wskazują, że zmiany zachodzące w oceanach mają bezpośrednie znaczenie dla klimatu i warunków życia na Ziemi.
Oceany jako źródło tlenu dla atmosfery
Warto przeczytać:
Oceany odgrywają kluczową rolę w podtrzymywaniu życia na Ziemi. To w ich powierzchniowych warstwach zachodzi intensywna fotosynteza, dzięki której do atmosfery trafia tlen. Proces ten realizują mikroskopijne algi morskie, określane jako fitoplankton.
Choć są niewidoczne gołym okiem, organizmy te odpowiadają za znaczną część tlenu, którym oddychają ludzie i inne organizmy lądowe. Jednocześnie pochłaniają dwutlenek węgla, wpływając na regulację klimatu.
Fitoplankton fundamentem życia w oceanach
Fitoplankton morski stanowi podstawę morskich łańcuchów pokarmowych. Jest pierwszym ogniwem systemu, od którego zależy dostępność pożywienia dla kolejnych organizmów – od drobnych skorupiaków po największe zwierzęta morskie.
Każde zakłócenie w funkcjonowaniu fitoplanktonu wpływa nie tylko na ocean, lecz także na procesy zachodzące w skali globalnej, w tym na obieg tlenu i węgla w atmosferze.
Rola żelaza w procesie fotosyntezy
Do prawidłowego przebiegu fotosyntezy fitoplankton potrzebuje żelaza, które jest niezbędnym mikroelementem w aparacie fotosyntetycznym. Pierwiastek ten umożliwia efektywne przekształcanie energii świetlnej w energię chemiczną.
Żelazo dociera do oceanów głównie wraz z pyłem mineralnym transportowanym przez atmosferę z obszarów suchych oraz z wodami uwalnianymi przez topniejące lodowce. W wielu rejonach oceanów jego dostępność jest jednak bardzo ograniczona.
Niedobór żelaza a zdolność produkcji tlenu
Jak wskazuje Paul G. Falkowski z Rutgers University, żelazo jest czynnikiem ograniczającym zdolność fitoplanktonu do wytwarzania tlenu na rozległych obszarach oceanów. Gdy jego ilość spada, proces fotosyntezy zwalnia lub ulega zatrzymaniu.
W takich warunkach fitoplankton rośnie wolniej, pochłania mniej światła słonecznego i usuwa z atmosfery mniejsze ilości dwutlenku węgla. Oznacza to osłabienie naturalnych mechanizmów regulujących klimat.
Najczęściej czytane:
Zmiany klimatyczne a dostępność żelaza
Naukowcy zwracają uwagę, że zmiany klimatyczne wpływają na wzorce cyrkulacji oceanicznej oraz ilość żelaza dostarczanego do mórz. Zmiany w opadach, wiatrach i topnieniu lodowców mogą prowadzić do długotrwałego spadku dostępności tego pierwiastka.
Choć obniżony poziom żelaza nie zagraża bezpośrednio zdolności ludzi do oddychania, może mieć poważne konsekwencje dla funkcjonowania oceanów i stabilności ekosystemów morskich.
Skutki dla życia morskiego
Fitoplankton jest głównym źródłem pożywienia dla kryla, który w Oceanie Południowym stanowi podstawę diety wielu gatunków zwierząt. Od jego dostępności zależą populacje pingwinów, fok, morsów i wielorybów.
Spadek produktywności fitoplanktonu oznacza mniejszą ilość pożywienia na najniższym poziomie łańcucha pokarmowego, co może prowadzić do ograniczenia liczebności zwierząt żyjących w wyższych warstwach oceanu.
Badania w warunkach naturalnych
Przez wiele lat rola żelaza w fotosyntezie była analizowana głównie w laboratoriach. Nowe badanie skupiło się na obserwacjach w środowisku naturalnym. Główna autorka pracy, Heshani Pupulewatte, spędziła 37 dni na morzu w latach 2023–2024.
Badania prowadzono na południowym Atlantyku i Oceanie Południowym, na trasie od wybrzeży Republiki Południowej Afryki do obrzeży strefy lodowej Wiru Weddella.
Jak niedobór żelaza wpływa na wykorzystanie energii
Podczas rejsu wykorzystywano specjalistyczne fluorometry, które pozwalały mierzyć fluorescencję emitowaną przez fitoplankton w momencie spadku efektywności fotosyntezy. Pomiary wykazały, że przy niedoborze żelaza nawet 25% białek pochłaniających światło zostaje odłączonych od struktur przekształcających energię w formy chemiczne.
Prowadzi to do strat energii i obniżenia wydajności fotosyntezy. Po ponownym dostarczeniu żelaza systemy te mogą się jednak ponownie połączyć, poprawiając wzrost fitoplanktonu.
Znaczenie dla przyszłości człowieka i oceanów
Autorzy badania podkreślają, że lepsze zrozumienie roli żelaza w oceanach pozwoli dokładniej przewidywać zmiany produktywności oceanów, globalnego cyklu węglowego oraz długofalowe skutki zmian klimatycznych.
Procesy zachodzące na poziomie mikroskopijnych organizmów morskich mają bezpośredni wpływ na warunki życia na Ziemi, w tym na skład atmosfery i stabilność ekosystemów, od których zależy człowiek.
źródło: Coupling of excitation energy to photochemistry in natural marine phytoplankton communities under iron stress. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; 122 (31) DOI: 10.1073/pnas.2511916122
Magazyn BlueLife
Spodobał Ci się artykuł? Wesprzyj naszą dalszą pracę.
Inwestuj w wolne media, które szanują Twoją prywatność.
