海洋の微小藻類は、地球の酸素の多くを生産する上で不可欠であり、光合成を駆動するために鉄に依存していることが、Rutgers Universityの新たな研究で明らかになった。鉄が不足すると、これらのフィトプランクトンはエネルギーを無駄にし、気候変動の中で海洋食物連鎖を乱す可能性がある。南部海洋での現地研究は、この微量栄養素の不足がオキアミやクジラやペンギンなどの大型海洋動物の減少を招く可能性を強調している。
フィトプランクトンは、海洋生態系の基盤をなす微小な海洋藻類で、光合成により人間が呼吸する酸素の重要な部分を生成する。このプロセスには鉄が必要で、主に砂漠の塵や氷河の融解水から供給される。米国科学アカデミー紀要に掲載された研究は、鉄の制限がエネルギー利用の非効率を引き起こし、酸素生産と炭素捕捉を遅らせることを明らかにした。 「あなたが吸う息の半分は海洋由来の酸素で、フィトプランクトンから放出されるものです」と、共著者のPaul G. Falkowskiは説明した。彼はRutgers-New BrunswickのBennett L. Smith Chair in Business and Natural Resourcesの教授である。「私たちの研究は、広大な海洋地域でフィトプランクトンが酸素を生成する能力を鉄が制限していることを示しています。」 実際の影響を調べるため、主任著者のHeshani Pupulewatteは2023年と2024年に37日間にわたりイギリスの研究船上で現地調査を実施した。遠征は南アフリカ海岸から南大西洋を横断し、ウェッデル循環の氷域まで行き、戻ってきた。Falkowskiのラボで開発されたカスタム蛍光計を使用して、Pupulewatteはフィトプランクトンサンプルの蛍光を測定し、鉄ストレス時のエネルギー浪費を示した。 結果、鉄不足下では、光捕捉タンパク質の最大25%がエネルギー変換構造から分離し、過剰な蛍光と効率低下を引き起こすことがわかった。サンプルに鉄を添加すると接続が回復し、光合成が向上した。「海洋上でフィトプランクトンの鉄ストレス結果を実証し、サンプルをラボに持ち帰ることさえしませんでした」とPupulewatteは述べた。 気候変動による海洋循環の変化が鉄供給を減らす可能性があるとFalkowskiは警告した。これによりフィトプランクトンの成長が減少し、オキアミの個体数に影響し、次にアザラシやペンギン、クジラなどの捕食者に及ぶ。「鉄レベルが低下し、上位動物の餌が少なくなる時、これらの壮大な生き物の数が減るでしょう」と彼は言った。この研究は、海洋生産性と地球規模の炭素循環を支える鉄の分子レベルの役割を強調している。