پمپ بیولوژیکی و صدور کربن
حیات دریایی با تثبیت کربن در سطح و فرستادن بخشی از آن به اعماق، پمپی در مقیاس سیارهای را به کار میاندازد که دیاکسید کربن اتمسفر را بسیار پایینتر از آنچه در غیر این صورت میبود، نگه میدارد.
Definition
پمپ بیولوژیکی مجموعهای از فرآیندهای بیولوژیکی است که کربن آلی را از سطح اقیانوس روشن به عمق منتقل میکند، جایی که از اتمسفر دور نگه داشته میشود؛ صدور کربن، شار رو به پایین این ماده آلی از لایه سطحی است.
Scope
این موضوع شامل تولید و فرونشست ذرات آلی، فرآیندهای صدور و بازکانیسازی در ستون آب، اندازهگیری شار صدور کربن، نقش مهاجرت و تجمع زئوپلانکتونها، و کنترلها و کارایی پمپ بیولوژیکی و حساسیت آن به اقیانوسی در حال تغییر است.
Core questions
- چه کسری از تولید اولیه سطحی به اقیانوس عمیق صادر میشود؟
- ماده آلی در حال فرونشست چگونه با عمق از طریق بازکانیسازی تضعیف میشود؟
- تجمع ذرات و مهاجرت زئوپلانکتونها چه نقشی در صدور دارند؟
- پمپ بیولوژیکی چقدر کارآمد است و چگونه ممکن است با گرمایش و اسیدی شدن تغییر کند؟
Key theories
- پمپهای بافت نرم و کربنات
- فرونشست آلی (بافت نرم) کربن سطحی و دیاکسید کربن اتمسفر را کاهش میدهد، در حالی که پمپ متقابل کربنات ناشی از تشکیل پوسته تا حدی آن را جبران میکند، و تعادل آنها کنترل بیولوژیکی خالص بر کربن اتمسفر را تعیین میکند.
- عمق صدور و بازکانیسازی
- بیشتر ماده آلی صادر شده در ستون آب بالایی مصرف و تنفس میشود، بنابراین عمقی که در آن بازکانیسازی میشود، مدت زمانی را که کربن از اتمسفر جدا میشود، تعیین میکند.
Mechanisms
فیتوپلانکتونها کربن را در سطح تثبیت میکنند؛ بخشی از آن به صورت تودهها، گلولههای مدفوعی و سلولهای مرده فرونشست میکند و توسط زئوپلانکتونهای مهاجر بیشتر به سمت پایین منتقل میشود. با سقوط ذرات، باکتریها و حیوانات بیشتر کربن را در اعماق کم به شکل محلول تنفس میکنند، در حالی که بخش کوچکی که باقی میماند به اقیانوس عمیق و رسوبات میرسد، جایی که میتواند برای قرنها تا هزارهها ذخیره شود.
Clinical relevance
پمپ بیولوژیکی یک کنترلکننده اصلی دیاکسید کربن اتمسفر و در نتیجه اقلیم است؛ درک و کمیسازی آن برای پیشبینی جذب کربن اقیانوسی و ارزیابی استراتژیهای پیشنهادی حذف دیاکسید کربن دریایی مانند کوددهی اقیانوسی، محوری است.
History
این مفهوم در دهه ۱۹۸۰ زمانی که وُلک و هافرت پمپهای حلالیت و بیولوژیکی اقیانوس را متمایز کردند و نقشهای آنها را در تغییر دیاکسید کربن بین دورههای یخبندان و بینایخبندان کمیسازی کردند، متبلور شد، که الهامبخش دههها اندازهگیری شار و بحث کوددهی آهن بود که توسط مارتین آغاز شد.
Key figures
- Tyler Volk
- Wallace Broecker
- John Martin
Related topics
Seminal works
- sarmientoGruber2006
- volkHoffert1985
Frequently asked questions
- چرا به آن پمپ میگویند؟
- مانند یک پمپ مکانیکی که سیال را برخلاف گرادیان حرکت میدهد، حیات دریایی به طور مداوم کربن را از سطح به اقیانوس عمیق منتقل میکند و تفاوت در غلظت کربن بین این دو را حفظ میکند که دیاکسید کربن اتمسفر را کاهش میدهد.
- آیا تقویت پمپ بیولوژیکی میتواند با تغییرات اقلیمی مبارزه کند؟
- پیشنهاداتی مانند کوددهی اقیانوس با آهن با هدف افزایش صدور کربن است، اما میزان و پایداری جداسازی نامشخص است و خطرات اکولوژیکی وجود دارد، بنابراین چنین رویکردهایی از نظر علمی مورد بحث باقی میمانند.