Siklus Biogeokimia Laut

Karbon, nitrogen, fosfor, dan unsur-unsur lain bersiklus di lautan dalam putaran yang saling terkait erat, didorong oleh biologi, kimia, dan sirkulasi, menjadikan laut sebagai pengatur iklim dan kimia Bumi yang luas.

Definition

Siklus biogeokimia laut adalah jalur-jalur yang saling terkait di mana unsur-unsur penting secara biologis dan geokimia bergerak di antara reservoir terlarut, partikulat, hidup, dan sedimen di laut serta bertukar dengan atmosfer.

Scope

Topik ini mencakup siklus karbon laut dan pompa karbon kelarutan serta biologis, siklus nitrogen termasuk fiksasi, nitrifikasi, dan denitrifikasi, siklus fosfor, silikon, dan besi, pertukaran gas dengan atmosfer, dan keterkaitan siklus-siklus ini dengan sirkulasi laut dan sedimen.

Core questions

• Bagaimana pompa kelarutan dan biologis memindahkan karbon dari permukaan ke laut dalam?
• Transformasi mikroba apa yang mendorong siklus nitrogen laut, dan bagaimana masukan dan kehilangan nitrogen diseimbangkan?
• Bagaimana siklus unsur-unsur yang berbeda terhubung melalui bahan organik dan sirkulasi?
• Bagaimana siklus-siklus ini mengatur karbon dioksida atmosfer dalam skala waktu pendek dan geologis?

Key theories

Pompa karbon kelarutan dan biologis

Karbon ditarik ke laut dalam secara fisik, saat air permukaan dingin tenggelam membawa karbon dioksida terlarut, dan secara biologis, saat partikel organik yang tenggelam mengekspor karbon menjauh dari permukaan.

Keseimbangan siklus nitrogen laut

Fiksasi nitrogen biologis menambahkan nitrogen terikat sementara denitrifikasi dan anammox menghilangkannya, dan keseimbangan jangka panjang dari proses mikroba ini mengatur inventaris nutrien yang seringkali membatasi ini di lautan.

Mechanisms

Fotosintesis mengikat karbon dan nutrien menjadi bahan organik yang tenggelam dan direspirasi di kedalaman, sementara pertukaran gas dan tenggelamnya air dingin padat memindahkan karbon dioksida ke bawah; komunitas mikroba mengubah nitrogen di antara tingkat oksidasi, dan penguburan lambat di sedimen menutup siklus selama waktu geologis. Sirkulasi mengikat reservoir permukaan dan dalam bersama-sama, menentukan skala waktu pertukaran.

Clinical relevance

Siklus-siklus ini mengontrol seberapa banyak karbon dioksida yang dihilangkan laut dari atmosfer dan dengan demikian perannya dalam memoderasi iklim, sementara pergeseran dalam siklus nutrien dan oksigen yang didorong oleh pemanasan dan polusi mengubah produktivitas, zona mati, dan emisi gas rumah kaca seperti dinitrogen oksida.

History

Berdasarkan rasio unsur Redfield, sintesis modern biogeokimia laut muncul dari program survei global (GEOSECS, JGOFS, WOCE) pada akhir abad kedua puluh dan dari pemikiran sistem Bumi, yang membingkai siklus laut sebagai komponen sentral dari anggaran karbon dan nitrogen planet.

Key figures

• Alfred Redfield
• Paul Falkowski
• Nicolas Gruber

Seminal works

• sarmientoGruber2006
• falkowski2000

Frequently asked questions

Apa itu pompa biologis?

Ini adalah serangkaian proses di mana kehidupan laut mengubah karbon dioksida terlarut menjadi bahan organik yang tenggelam ke laut dalam, memindahkan karbon menjauh dari kontak dengan atmosfer.

Bagaimana laut memengaruhi karbon dioksida atmosfer?

Melalui pertukaran gas dan pompa kelarutan serta biologisnya, laut menyerap sebagian besar emisi karbon dioksida manusia dan, dalam waktu yang lebih lama, mengatur tingkat alami gas di atmosfer.