因鐵濃度過(guò)低，公海種植海藻可能受限

在公海種植海藻被廣泛認(rèn)為是去除大氣中二氧化碳的可行方法，但一項(xiàng)新的研究表明，公海中的鐵濃度不足以維持海藻的生長(zhǎng)。Ellie Paine博士在塔斯馬尼亞大學(xué)海洋和南極研究所（IMAS）攻讀博士期間進(jìn)行了這項(xiàng)研究，并將結(jié)果發(fā)表在《通訊生物學(xué)》上。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，海洋海水中的鐵濃度太低，無(wú)法支持海帶的生長(zhǎng)。圖源：Ellie Paine

消除二氧化碳和減少其排放對(duì)于緩解氣候變化至關(guān)重要。海洋大型藻類(lèi)造林（Ocean macroalgal afforestation，OMA）是一種已經(jīng)在進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)的去除二氧化碳方法，在這種方法中，在近海有目的地大規(guī)模種植近海海藻。溶解鐵（dFe）的供應(yīng)經(jīng)常限制海洋浮游植物的生長(zhǎng)，然而，在海洋大型藻類(lèi)造林討論中，這一潛在的速率限制因素被忽視了。研究團(tuán)隊(duì)確定了由于受溶解鐵濃度的影響，代表性海藻物種巨藻*（Macrocystis pyrifera）*的生長(zhǎng)和關(guān)鍵生理功能均受限制。而該物種被認(rèn)為是去除二氧化碳的一種有前途的候選植物。海洋海水中的溶解鐵導(dǎo)致海藻生理功能受損和死亡。海藻的生長(zhǎng)不能在現(xiàn)有的海洋溶解鐵濃度下持續(xù)，該濃度比巨藻所需的低1000倍。海洋大型藻類(lèi)造林可能需要通過(guò)溶解鐵施肥，對(duì)近海水域進(jìn)行額外擾動(dòng)。

該研究的主要作者Ellie Paine博士說(shuō)：“鐵對(duì)生物碳循環(huán)的功能有重大影響，因?yàn)樗鼪Q定了浮游植物和海藻的光合作用和氮吸收速率。這是第一次科學(xué)證明，在海洋溶解鐵濃度下，巨型海帶的生長(zhǎng)無(wú)法持續(xù)?！?/p>

這項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)室研究使用了從20米深的南大洋取樣的海水，進(jìn)行了無(wú)微量金屬的孵化實(shí)驗(yàn)。定制了一個(gè)正壓“氣泡”，用于容納實(shí)驗(yàn)，并研究溶解鐵對(duì)巨藻光合作用、氮吸收、生長(zhǎng)速率和溶解有機(jī)碳釋放的重要性。

Paine博士說(shuō)：“我們之所以選擇使用巨藻，是因?yàn)樗且环N快速生長(zhǎng)的海藻，具有很高的從海水中吸收營(yíng)養(yǎng)的能力，這也是為什么許多計(jì)劃中的海洋造林工作都集中在這個(gè)物種上的原因。我們仔細(xì)研究了溶解的無(wú)機(jī)鐵，這是一種對(duì)海藻生長(zhǎng)至關(guān)重要的微量金屬，發(fā)現(xiàn)在有限的鐵濃度下，海藻在兩周后表現(xiàn)出顯著的生理壓力和高死亡率。這表明海洋海水中的鐵濃度太低，無(wú)法支持海藻的生長(zhǎng)?！?/p>

這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)，公海的鐵供應(yīng)是海藻生長(zhǎng)的一個(gè)關(guān)鍵方面，應(yīng)該為正在進(jìn)行的海洋植樹(shù)造林辯論提供信息。塔斯馬尼亞大學(xué)海洋和南極研究所海藻生理學(xué)家兼合著者Catriona Hurd教授表示：“我們的研究表明，通過(guò)種植海藻去除碳可能需要限制在世界海岸線，即從海岸線延伸到大陸架外緣的水域。在這些沿海地區(qū)，河流、沉積物和大氣提供了大量且經(jīng)常持續(xù)的鐵來(lái)源，因此更適合種植海藻?！?/p>

參考文獻(xiàn)：

1. https://www.nature.com/articles/s42003-023-04962-4

2. https://phys.org/news/2023-06-seaweed-ocean-foiled-iron-deficiency.html

3. Citation: Ellie R. Paine et al, Iron limitation of kelp growth may prevent ocean afforestation, Communications Biology (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-04962-4

編譯：Daisy

審核：Richard

編輯：Tommy