Pompa Biologis dan Ekspor Karbon

Dengan memfiksasi karbon di permukaan dan mengirimkan sebagian kecil darinya tenggelam ke kedalaman, kehidupan laut menjalankan pompa berskala planet yang menjaga kadar karbon dioksida atmosfer jauh lebih rendah daripada yang seharusnya.

Definition

Pompa biologis adalah serangkaian proses biologis yang mentransfer karbon organik dari permukaan laut yang tersinari matahari ke kedalaman, tempat karbon tersebut disimpan jauh dari atmosfer; ekspor karbon adalah fluks ke bawah materi organik ini keluar dari lapisan permukaan.

Scope

Topik ini mencakup produksi dan tenggelamnya partikel organik, proses ekspor dan remineralisasi melalui kolom air, pengukuran fluks ekspor karbon, peran migrasi dan agregasi zooplankton, serta kontrol dan efisiensi pompa biologis dan sensitivitasnya terhadap perubahan laut.

Core questions

• Berapa fraksi produksi primer permukaan yang diekspor ke laut dalam?
• Bagaimana materi organik yang tenggelam melemah seiring kedalaman melalui remineralisasi?
• Peran apa yang dimainkan agregasi partikel dan migrasi zooplankton dalam ekspor?
• Seberapa efisien pompa biologis, dan bagaimana pompa tersebut dapat berubah dengan pemanasan dan pengasaman?

Key theories

Pompa jaringan lunak dan karbonat

Tenggelamnya organik (jaringan lunak) menurunkan karbon permukaan dan karbon dioksida atmosfer, sementara pompa penyeimbang karbonat dari pembentukan cangkang sebagian mengimbanginya, dan keseimbangan keduanya menentukan kontrol biologis bersih terhadap karbon atmosfer.

Kedalaman ekspor dan remineralisasi

Sebagian besar materi organik yang diekspor dikonsumsi dan direspirasi di kolom air bagian atas, sehingga kedalaman tempat materi tersebut diremineralisasi menentukan berapa lama karbon diasingkan dari atmosfer.

Mechanisms

Fitoplankton memfiksasi karbon di permukaan; sebagian tenggelam sebagai agregat, pelet feses, dan sel mati, dan selanjutnya diangkut ke bawah oleh zooplankton yang bermigrasi. Saat partikel jatuh, bakteri dan hewan merespirasi sebagian besar karbon kembali ke bentuk terlarut pada kedalaman dangkal, sementara sebagian kecil yang bertahan mencapai laut dalam dan sedimen, tempat karbon tersebut dapat disimpan selama berabad-abad hingga ribuan tahun.

Clinical relevance

Pompa biologis adalah pengendali utama karbon dioksida atmosfer dan dengan demikian iklim; memahami dan mengukurnya sangat penting untuk memproyeksikan penyerapan karbon laut dan untuk mengevaluasi strategi penghilangan karbon dioksida laut yang diusulkan seperti fertilisasi laut.

History

Konsep ini mengkristal pada tahun 1980-an ketika Volk dan Hoffert membedakan pompa kelarutan dan biologis laut serta mengukur peran mereka dalam perubahan karbon dioksida glasial-interglasial, memotivasi puluhan tahun pengukuran fluks dan perdebatan fertilisasi besi yang dipicu oleh Martin.

Key figures

• Tyler Volk
• Wallace Broecker
• John Martin

Seminal works

• sarmientoGruber2006
• volkHoffert1985

Frequently asked questions

Mengapa disebut pompa?

Seperti pompa mekanis yang memindahkan fluida melawan gradien, kehidupan laut terus-menerus memindahkan karbon dari permukaan ke laut dalam, menjaga perbedaan konsentrasi karbon antara keduanya yang menurunkan karbon dioksida atmosfer.

Bisakah peningkatan pompa biologis melawan perubahan iklim?

Proposal seperti memupuk laut dengan besi bertujuan untuk meningkatkan ekspor karbon, tetapi jumlah dan permanensi penyerapan tidak pasti dan ada risiko ekologis, sehingga pendekatan semacam itu tetap diperdebatkan secara ilmiah.