الطحالب الدقيقة في المحيط، والتي تلعب دورًا حيويًا في إنتاج جزء كبير من أكسجين الأرض، تعتمد على الحديد لتغذية التمثيل الضوئي، وفقًا لبحث جديد من جامعة روتجرز. عندما يكون الحديد محدودًا، يهدر هذا الفيتوپلانكتون الطاقة، مما قد يعطل سلاسل الغذاء البحرية وسط التغير المناخي. تبرز الدراسات الميدانية في المحيط الجنوبي كيف يمكن أن يؤدي نقص هذا المغذي الدقيق إلى انخفاض أعداد الكريل والحيوانات البحرية الأكبر مثل الحيتان والبطاريق.
الفيتوپلانكتون، الطحالب البحرية الدقيقة في قاعدة النظم البيئية المحيطية، ينتج جزءًا كبيرًا من الأكسجين الذي نتنفسه البشر من خلال التمثيل الضوئي. يتطلب هذا العملية الحديد، الذي يأتي أساسًا من غبار الصحراء ومياه الذوبان الجليدي. كشف بحث نُشر في Proceedings of the National Academy of Sciences أن نقص الحديد يسبب عدم كفاءة في استخدام الطاقة، مما يبطئ إنتاج الأكسجين وامتصاص الكربون. «كل نفس ثانٍ تتنفسه يحتوي على أكسجين من المحيط، يُطلق من الفيتوپلانكتون»، شرح بول ج. فالكوفسكي، أحد المؤلفين المشاركين وحامل كرسي بينيت إل. سميث في الأعمال والموارد الطبيعية في روتجرز-نيو برونزويك. «تبين بحثنا أن الحديد عامل مقيد في قدرة الفيتوپلانكتون على إنتاج الأكسجين في مناطق واسعة من المحيط.» للتحقيق في التأثيرات الواقعية، أجرت المؤلفة الرئيسية هيشاني بوبوليواتي عملًا ميدانيًا لمدة 37 يومًا في 2023 و2024 على متن سفينة بحث بريطانية. عبرت البعثة المحيط الأطلسي الجنوبي إلى منطقة الجليد في دوامة ويدل وعادة، بدءًا من ساحل جنوب أفريقيا. باستخدام مقاييس فلورية مخصصة طُورت في مختبر فالكوفسكي، قاست بوبوليواتي الإضاءة الفلورية في عينات الفيتوپلانكتون، مشيرة إلى إهدار الطاقة أثناء الضغط الناتج عن نقص الحديد. أظهرت النتائج أنه تحت نقص الحديد، ينفصل ما يصل إلى 25% من البروتينات الممتصة للضوء عن هياكل تحويل الطاقة، مما يؤدي إلى إضاءة فلورية زائدة وكفاءة منخفضة. أعاد إضافة الحديد إلى العينات الاتصال، مما عزز التمثيل الضوئي. «أظهرنا نتائج الضغط الناتج عن الحديد على الفيتوپلانكتون في المحيط، دون حتى إعادة عينات إلى المختبر»، لاحظت بوبوليواتي. حذر فالكوفسكي من أن التغييرات الناتجة عن المناخ، مثل تغير الدوران المحيطي، قد تقلل من مدخلات الحديد. هذا قد يقلل من نمو الفيتوپلانكتون، مما يؤثر على أعداد الكريل، وبالتالي على المفترسين مثل الفوكات والبطاريق والحيتان. «عندما تنخفض مستويات الحديد ويقل الغذاء المتاح لهذه الحيوانات العليا، سيكون النتيجة أقل عددًا من هذه الكائنات الرائعة»، قال. يؤكد البحث على دور الحديد الجزيئي في دعم الإنتاجية المحيطية ودورة الكربون العالمية.