Oksigen Terlarut dan Daur Nutrien

Interaksi fotosintesis di permukaan dan respirasi di kedalaman membentuk pola vertikal oksigen dan nutrien di laut, mengendalikan di mana kehidupan berkembang dan di mana zona-zona kekurangan oksigen meluas.

Definition

Daur nutrien adalah pergerakan unsur-unsur esensial biologis antara kumpulan terlarut, partikulat, dan hidup di laut, digabungkan dengan produksi dan konsumsi oksigen terlarut selama fotosintesis dan respirasi.

Scope

Topik ini mencakup kelarutan dan distribusi oksigen terlarut, pembentukan dan dinamika zona minimum oksigen, nutrien pembatas utama (nitrat, fosfat, silikat) dan mikronutrien seperti besi, pompa biologis yang mengekspor materi organik, serta regenerasi nutrien dan konsumsi oksigen selama dekomposisi.

Core questions

• Apa yang mengendalikan kelarutan dan distribusi vertikal oksigen terlarut di laut?
• Bagaimana zona minimum oksigen terbentuk, dan mengapa zona tersebut meluas?
• Nutrien mana yang membatasi produksi primer di berbagai wilayah laut?
• Bagaimana pompa biologis mendistribusikan kembali karbon dan nutrien antara perairan permukaan dan dalam?

Key theories

Rasio Redfield dan remineralisasi

Materi organik laut terbentuk dan terurai dengan rasio karbon terhadap nitrogen terhadap fosfor yang khas, sehingga respirasi di kedalaman mengonsumsi oksigen dan meregenerasi nutrien dalam proporsi yang dapat diprediksi.

Pompa biologis

Partikel organik yang tenggelam mengangkut karbon dan nutrien dari permukaan yang terpapar sinar matahari ke laut dalam, di mana dekomposisinya mengurangi oksigen dan menyimpan karbon jauh dari atmosfer.

Mechanisms

Fitoplankton di permukaan yang terpapar sinar matahari menyerap nutrien dan melepaskan oksigen selama fotosintesis; materi organik yang mereka hasilkan tenggelam dan direspirasi di kedalaman, mengonsumsi oksigen dan melepaskan nutrien kembali ke dalam larutan. Di mana sirkulasi menyediakan sedikit oksigen dan respirasi tinggi, zona minimum oksigen berkembang, dan upwelling mengembalikan nutrien yang diregenerasi untuk mendorong produksi lebih lanjut.

Clinical relevance

Pasokan nutrien mengatur produktivitas laut dan perikanan, sementara penurunan oksigen dan perluasan zona mati mengancam ekosistem laut; keduanya sensitif terhadap pemanasan dan perubahan sirkulasi, menjadikannya indikator kunci kesehatan laut di bawah perubahan iklim.

History

Redfield menetapkan hubungan proporsional antara nutrien laut dan biologi pada tahun 1930-an hingga 1950-an; karya selanjutnya, termasuk hipotesis besi Martin pada akhir 1980-an, mengungkapkan bahwa mikronutrien yang langka dapat membatasi produktivitas di sebagian besar wilayah laut, membentuk kembali pemahaman tentang kontrol nutrien.

Key figures

• Alfred Redfield
• John Martin

Seminal works

• sarmientoGruber2006
• redfield1958

Frequently asked questions

Apa itu zona minimum oksigen?

Ini adalah lapisan kedalaman, biasanya di beberapa ratus hingga seribu meter teratas, di mana oksigen terlarut turun ke tingkat yang sangat rendah karena respirasi mengonsumsi oksigen lebih cepat daripada sirkulasi yang lambat dapat memasoknya kembali.

Mengapa besi merupakan nutrien penting di laut?

Besi diperlukan untuk fotosintesis tetapi sangat langka di sebagian besar laut terbuka, sehingga di wilayah yang kaya nutrien lain, besi dapat menjadi faktor yang membatasi seberapa banyak fitoplankton dapat tumbuh.