چرخههای بیوژئوشیمیایی اقیانوس
کربن، نیتروژن، فسفر و سایر عناصر در اقیانوس در چرخههایی با پیوند محکم که توسط زیستشناسی، شیمی و گردش اقیانوسی هدایت میشوند، به گردش در میآیند و بدین ترتیب اقیانوس را به تنظیمکنندهای عظیم برای اقلیم و شیمی زمین تبدیل میکنند.
Definition
چرخههای بیوژئوشیمیایی اقیانوس مسیرهای پیوندی هستند که از طریق آنها عناصر مهم بیولوژیکی و ژئوشیمیایی بین مخازن محلول، ذرهای، زنده و رسوبی در دریا حرکت میکنند و با اتمسفر تبادل میشوند.
Scope
این موضوع شامل چرخه کربن دریایی و پمپهای کربن انحلالی و بیولوژیکی، چرخه نیتروژن از جمله تثبیت، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون، چرخه فسفر، سیلیسیم و آهن، تبادل گازها با اتمسفر، و پیوند این چرخهها با گردش اقیانوسی و رسوبات میشود.
Core questions
- چگونه پمپهای انحلالی و بیولوژیکی کربن را از سطح به اقیانوس عمیق منتقل میکنند؟
- کدام تغییرات میکروبی چرخه نیتروژن دریایی را هدایت میکنند و چگونه ورودیها و خروجیهای نیتروژن متعادل میشوند؟
- چگونه چرخههای عناصر مختلف از طریق ماده آلی و گردش اقیانوسی به هم مرتبط میشوند؟
- چگونه این چرخهها دیاکسید کربن اتمسفری را در مقیاسهای زمانی کوتاه و زمینشناسی تنظیم میکنند؟
Key theories
- پمپهای کربن انحلالی و بیولوژیکی
- کربن هم به صورت فیزیکی، با فرونشست آب سرد سطحی که دیاکسید کربن محلول را حمل میکند، و هم به صورت بیولوژیکی، با فرونشست ذرات آلی که کربن را از سطح دور میکنند، به اقیانوس عمیق کشیده میشود.
- تعادل چرخه نیتروژن دریایی
- تثبیت بیولوژیکی نیتروژن، نیتروژن تثبیت شده را اضافه میکند در حالی که دنیتریفیکاسیون و آناموکس آن را حذف میکنند، و تعادل بلندمدت این فرآیندهای میکروبی، موجودی اقیانوس از این ماده مغذی اغلب محدودکننده را تنظیم میکند.
Mechanisms
فتوسنتز کربن و مواد مغذی را به ماده آلی تبدیل میکند که در عمق غرق شده و تنفس میشود، در حالی که تبادل گاز و فرونشست آب سرد و متراکم، دیاکسید کربن را به سمت پایین منتقل میکند؛ جوامع میکروبی نیتروژن را بین حالتهای اکسیداسیون آن تغییر میدهند، و دفن آهسته در رسوبات چرخهها را در طول زمان زمینشناسی کامل میکند. گردش اقیانوسی مخازن سطحی و عمیق را به هم متصل میکند و مقیاسهای زمانی تبادل را تعیین میکند.
Clinical relevance
این چرخهها میزان دیاکسید کربنی را که اقیانوس از اتمسفر حذف میکند و در نتیجه نقش آن را در تعدیل اقلیم کنترل میکنند، در حالی که تغییرات در چرخه مواد مغذی و اکسیژن که توسط گرمایش و آلودگی ایجاد میشوند، بهرهوری، مناطق مرده و انتشار گازهای گلخانهای مانند اکسید نیتروژن را تغییر میدهند.
History
بر اساس نسبتهای عنصری ردفیلد، سنتز مدرن بیوژئوشیمی دریایی از برنامههای بررسی جهانی (GEOSECS, JGOFS, WOCE) در اواخر قرن بیستم و از تفکر سیستم زمین، که چرخههای اقیانوس را به عنوان اجزای مرکزی بودجه کربن و نیتروژن سیارهای در نظر میگرفت، پدید آمد.
Key figures
- Alfred Redfield
- Paul Falkowski
- Nicolas Gruber
Related topics
Seminal works
- sarmientoGruber2006
- falkowski2000
Frequently asked questions
- پمپ بیولوژیکی چیست؟
- مجموعهای از فرآیندها است که از طریق آن حیات دریایی دیاکسید کربن محلول را به ماده آلی تبدیل میکند که به اقیانوس عمیق فرو میرود و کربن را از تماس با اتمسفر دور میکند.
- اقیانوس چگونه بر دیاکسید کربن اتمسفری تأثیر میگذارد؟
- از طریق تبادل گاز و پمپهای انحلالی و بیولوژیکی خود، اقیانوس بخش بزرگی از انتشار دیاکسید کربن انسانی را جذب میکند و در طول زمانهای طولانیتر، سطح طبیعی این گاز را در اتمسفر تنظیم میکند.