Het midden van de oceanen van de aarde is gevuld met enorme systemen van roterende stromingen die bekend staan ​​​​als subtropische gyres. Deze gebieden beslaan 40% van het aardoppervlak en worden lange tijd beschouwd als opmerkelijk stabiele biologische woestijnen, met weinig variatie in chemische samenstelling of de voedingsstoffen die nodig zijn om het leven te ondersteunen.

Echter, er bestaat een vreemde anomalie in het Noord-Pacifische Subtropische Gyre-ecosysteem dat wetenschappers al jaren in verwarring brengt. In deze regio die de Stille Oceaan beslaat tussen China en de Verenigde Staten, de chemie verandert periodiek. Er is een bijzonder opmerkelijke fluctuatie in de niveaus van fosfor en ijzer, die van invloed is op de algehele nutriëntensamenstelling en uiteindelijk op de biologische productiviteit.

In een nieuwe studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences , een groep onderzoekers ontdekte de reden achter deze variaties in het North Pacific Subtropical Gyre-ecosysteem. De groep omvat Matthew Church, een microbiële ecoloog bij het Flathead Lake Biological Station van de Universiteit van Montana, evenals Ricardo Letelier van de Oregon State University en David Karl van de University of Hawaii, onder andere.

"Variaties in het oceaanklimaat lijken de ijzertoevoer te reguleren, het veranderen van de soorten plankton die in deze wateren groeien, die uiteindelijk de nutriëntenconcentraties in de oceaan regelt, Church zei. "Mijn laboratorium heeft jarenlang gewerkt aan vragen met betrekking tot de rol van plankton bij het beheersen van de beschikbaarheid van nutriënten in de oceaan. en deze studie plaatst veel van dat werk in een context. Als gevolg van aanhoudende, observaties op lange termijn, ons werk bevestigt hoe nauw de planktonbiologie is gekoppeld aan de toevoer van voedingsstoffen, specifiek ijzer, verlost uit de atmosfeer."

Met behulp van drie decennia aan observatiegegevens van Station ALOHA, een gebied van zes mijl in de Stille Oceaan ten noorden van Hawaï gewijd aan oceanografisch onderzoek, het team ontdekte dat de periodieke verschuiving in ijzerniveaus het gevolg is van ijzerinput uit Aziatisch stof, rekening houdend met de chemische variaties en het verstrekken van verschillende hoeveelheden voedingsstoffen om het leven in stand te houden.

De sleutel tot de variantie is de Pacific Decadal Oscillation, een relatie tussen de oceaan en de atmosfeer die varieert tussen zwakke en sterke fasen van atmosferische druk in de noordoostelijke Stille Oceaan.

In jaren waarin de lagedrukgebied in de noordoostelijke Stille Oceaan verzwakt, winden uit Azië worden sterker en trekken meer naar het zuiden. Dit brengt meer stof van het Aziatische continent, het "bemesten" van de oceaan rond Station ALOHA. Als de druk toeneemt, het tegenovergestelde gebeurt.

De toevoer van nutriënten is een fundamentele regulator van de oceaanproductiviteit, en fosfor en ijzer zijn belangrijke componenten voor het leven. Typisch, de bovenste waterkolom van de oceaan wordt bevrucht door voedselrijk water dat zich vanuit de diepte vermengt. Dit is een moeilijk proces in het subtropische gyre-ecosysteem van de noordelijke Stille Oceaan, omdat de wateren erg gelaagd zijn en er weinig vermenging plaatsvindt.

Wanneer sterke Aziatische winden aanzienlijke hoeveelheden ijzer aanvoeren, organismen mogen groeien en fosfor gebruiken in de bovenste lagen van de oceaan. Wanneer de Aziatische winden afnemen en de ijzerinput wordt verminderd, organismen worden gedwongen terug te keren naar een voedingssysteem dat zich in diep water mengt. Dit creëert de periodieke eb en vloed van ijzer- en fosforniveaus in de Noord-Pacifische Gyre.

Church zei dat de bevindingen van deze studie de kritieke noodzaak benadrukken om zowel atmosferische als oceaancirculatievariabiliteit mee te nemen bij het voorspellen hoe klimaatverandering de oceaanecosystemen kan beïnvloeden.

"Het bevestigt opnieuw de noodzaak om na te denken over hoe nauw de planktonbiologie is verbonden met veranderingen in het klimaat en uiteindelijk ook met veranderingen in landgebruik, die rechtstreeks van invloed kunnen zijn op de stoftoevoer naar de zee, " hij zei.

Terwijl de temperatuur op aarde blijft opwarmen, onderzoekers verwachten op lange termijn veranderingen in windpatronen in de noordelijke Stille Oceaan te zien. De evolutie van landgebruik en vervuiling als gevolg van menselijke activiteit in Azië zal ook de bronnen en de omvang van ijzer en andere voedingsstoffen die door de wind over de oceaan worden vervoerd, beïnvloeden.

Verder onderzoek is nodig om beter te begrijpen hoe deze veranderingen uiteindelijk de ecosystemen in dit oceaangebied zullen beïnvloeden, evenals anderen over de hele wereld.