اکسیژن محلول و چرخه مواد مغذی
برهمکنش فتوسنتز در سطح و تنفس در اعماق، الگوهای عمودی اکسیژن و مواد مغذی اقیانوس را شکل میدهد و کنترل میکند که حیات در کجا رشد کند و مناطق کماکسیژن در کجا گسترش یابند.
Definition
چرخه مواد مغذی، حرکت عناصر ضروری بیولوژیکی بین ذخایر محلول، ذرهای و زنده در اقیانوس است که با تولید و مصرف اکسیژن محلول در طول فتوسنتز و تنفس همراه است.
Scope
این موضوع شامل حلالیت و توزیع اکسیژن محلول، تشکیل و دینامیک مناطق حداقل اکسیژن، مواد مغذی محدودکننده اصلی (نیترات، فسفات، سیلیکات) و ریزمغذیهایی مانند آهن، پمپ بیولوژیکی که مواد آلی را صادر میکند، و بازسازی مواد مغذی و مصرف اکسیژن در طول تجزیه است.
Core questions
- چه عواملی حلالیت و توزیع عمودی اکسیژن محلول در اقیانوس را کنترل میکنند؟
- مناطق حداقل اکسیژن چگونه تشکیل میشوند و چرا در حال گسترش هستند؟
- کدام مواد مغذی تولید اولیه را در مناطق مختلف اقیانوس محدود میکنند؟
- پمپ بیولوژیکی چگونه کربن و مواد مغذی را بین آبهای سطحی و عمیق بازتوزیع میکند؟
Key theories
- نسبت ردفیلد و بازکانیسازی
- مواد آلی دریایی با نسبت مشخصی از کربن به نیتروژن به فسفر تشکیل و تجزیه میشوند، بنابراین تنفس در اعماق، اکسیژن را مصرف کرده و مواد مغذی را با نسبتهای قابل پیشبینی بازسازی میکند.
- پمپ بیولوژیکی
- ذرات آلی در حال غرق شدن، کربن و مواد مغذی را از سطح نورگیر به اقیانوس عمیق منتقل میکنند، جایی که تجزیه آنها اکسیژن را کاهش داده و کربن را دور از اتمسفر ذخیره میکند.
Mechanisms
فیتوپلانکتونها در سطح نورگیر، مواد مغذی را جذب کرده و اکسیژن را در طول فتوسنتز آزاد میکنند؛ مواد آلی تولید شده توسط آنها به اعماق فرو رفته و در آنجا تنفس میشوند، اکسیژن را مصرف کرده و مواد مغذی را دوباره به محلول آزاد میکنند. در مناطقی که گردش آب اکسیژن کمی را تأمین میکند و تنفس بالاست، مناطق حداقل اکسیژن توسعه مییابند، و بالاآمدگی آب، مواد مغذی بازسازی شده را برای تغذیه تولید بیشتر بازمیگرداند.
Clinical relevance
تأمین مواد مغذی، بهرهوری اقیانوسی و شیلات را کنترل میکند، در حالی که کاهش اکسیژن و گسترش مناطق مرده، اکوسیستمهای دریایی را تهدید میکند؛ هر دو به گرمایش و تغییر گردش آب حساس هستند، که آنها را به شاخصهای کلیدی سلامت اقیانوس تحت تغییرات اقلیمی تبدیل میکند.
History
ردفیلد (Redfield) در دهههای ۱۹۳۰ تا ۱۹۵۰ ارتباط تناسبی بین مواد مغذی دریایی و زیستشناسی را برقرار کرد؛ کارهای بعدی، از جمله فرضیه آهن مارتین (Martin) در اواخر دهه ۱۹۸۰، نشان داد که ریزمغذیهای کمیاب میتوانند بهرهوری را در مناطق وسیعی از اقیانوس محدود کنند و درک کنترل مواد مغذی را تغییر دهند.
Key figures
- Alfred Redfield
- John Martin
Related topics
Seminal works
- sarmientoGruber2006
- redfield1958
Frequently asked questions
- منطقه حداقل اکسیژن چیست؟
- این یک لایه عمقی است، معمولاً در چند صد تا هزار متر بالایی، که در آن اکسیژن محلول به سطوح بسیار پایینی میرسد زیرا تنفس اکسیژن را سریعتر از آنکه گردش کند آب بتواند آن را دوباره تأمین کند، مصرف میکند.
- چرا آهن یک ماده مغذی مهم در اقیانوس است؟
- آهن برای فتوسنتز ضروری است اما در بسیاری از مناطق اقیانوس باز بسیار کمیاب است، بنابراین در مناطقی که از سایر مواد مغذی غنی هستند، میتواند عاملی باشد که میزان رشد فیتوپلانکتونها را محدود میکند.