铁是海洋浮游植物必须的微量养分元素，这些微型藻类位于海洋食物网的最底层，经由过程光合感化释放氧气并固定二氧化碳，为海洋生态体系和全球气候调节供给基本支撑。 大年夜量铁以风吹沙尘的情势从戈壁和干旱地区进入海洋，也有部分来自极地冰川融水，但这些来源在气候变更背景下存在减弱风险。 研究合著者、拉特格斯大年夜学学者保罗·G·法尔科夫斯基指出，铁在广阔海域中构成浮游植物产氧才能的关键限制身分，“每两口呼吸中就有一口氧是它们制造的”。
当铁元素在海水中削减甚至耗尽时，浮游植物的光合感化会明显放缓甚至停止，导致其发展受限，同时降低其应用阳光和接收大年夜气二氧化碳的效力。 法尔科夫斯基表示，现有证据注解，气候变更正在重塑海洋环流格局，可能削减输送至海洋的铁含量；尽管这不会直接让人类“缺氧”，但却可能给海洋生态体系带来深远影响。 浮游植物是南大年夜洋磷虾等小型甲壳类动物的重要食物，而磷虾又支撑着企鹅、海豹、海象和鲸类等大年夜型动物，一旦铁供给不足导致基本临盆力降低，食物链高端的这些“海洋巨兽”数量也可能是以削减。
经久以来，科学界广泛困惑铁在海洋光合感化中扮演关键角色，但关于这一过程在天然情况中若何具体运作，仍缺乏体系不雅测，多半研究逗留在实验室标准。 为弥补这一空白，该论文第一作者、拉特格斯大年夜学化学与化学生物学系博士生赫莎妮·普普勒瓦泰在2023至2024年间随英国科考船在南大年夜西洋及南大年夜洋开展为期37天的航次，从南非海岸一路抵达韦德尔环流边沿冰区再折返，沿线采集并分析海水样本。
在航行过程中，普普勒瓦泰应用由拉特格斯团队定制的荧光计，测量浮游植物在不合海域的荧光旌旗灯号，以断定当光合感化受阻时有若干光能以荧光情势被“浪费”掉落。 随后，她向部分样本中弥补包含铁在内的养分盐，以考验光合感化过程可否被“从新启动”。 研究发明，在铁受限前提下，最多约25%的集光蛋白会与能量转换中间“脱耦”，直接导致能量传递链条效力降低，一部分本应用于驱动光合感化的能量被迫以荧光情势释放。
当从新向海水样本弥补铁元素后，浮游植物的内部集光体系得以从新“接上电路”，光能与光化学中间的耦合程度恢复，光合感化效力和发展潜力随之晋升。 普普勒瓦泰强调，这项工作在海上、以原位样本完成了对铁钳制效应的量化，无需回到实验室进行额外分子提取，就在野外直接捕获到光能应用效力的变更。 她表示，深刻懂得铁在分子层面若何影响光合感化，不仅有助于猜测将来海洋临盆力的变更，也将为全球碳轮回和蔼候模型供给更精确的参数根据。
这项研究以“天然海洋浮游植物群落在铁钳制下激发能量与光化学偶联”为题，已揭橥于美国《国度科学院院刊》（PNAS），论文显示，在气候变暖和海洋情况变更持续成长的背景下，环绕铁轮回的细微变更，可能隐蔽着阁下海洋生态构造与大年夜气二氧化碳均衡的重要“杠杆”。 研究由英国天然情况研究委员会及相干科研机构赞助，进一步凸显在全球变暖时代不雅察和懂得海洋微不雅过程的急切性。
编译自/ScitechDaily
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