Mikroskopiska alger i havet, som är avgörande för att producera mycket av jordens syre, är beroende av järn för att driva fotosyntesen, enligt ny forskning från Rutgers University. När järnet är begränsat slösar dessa fytoplankton energi, vilket potentiellt stör marina näringskedjor mitt i klimatförändringarna. Fältstudier i Södra ishavet belyser hur denna mikronäringsbrist kan leda till minskningar i krill och större marina djur som valar och pingviner.
Fytoplankton, små marina alger i grunden av havsekosystemen, producerar en betydande del av syret som människor andas genom fotosyntes. Denna process kräver järn, som huvudsakligen kommer från ökenstoft och smältvatten från glaciärer. En studie publicerad i Proceedings of the National Academy of Sciences visar att järnbegränsning orsakar ineffektivitet i energianvändning, vilket saktar ner syreproduktionen och koldioxidupptag. »Varannan andetag du tar innehåller syre från havet, som frigörs från fytoplankton«, förklarade Paul G. Falkowski, medförfattare och innehavare av Bennett L. Smith Chair in Business and Natural Resources vid Rutgers-New Brunswick. »Vår forskning visar att järn är en begränsande faktor för fytoplanktons förmåga att producera syre i stora delar av haven.« För att undersöka verkliga effekter genomförde huvudförfattaren Heshani Pupulewatte fältarbete i 37 dagar under 2023 och 2024 ombord på ett brittiskt forskningsfartyg. Expeditionen korsade Sydatlanten till iszonen i Weddellgyren och tillbaka, med start från Sydafrikas kust. Med specialdesignade fluorometrar utvecklade i Falkowskis labb mätte Pupulewatte fluorescens i fytoplanktonprover, vilket indikerar energislöseri under järnstress. Resultaten visade att vid järnbrist kopplas upp till 25 procent av ljusupptagningsproteiner bort från energikonverteringsstrukturer, vilket leder till överflödig fluorescens och minskad effektivitet. Tillsats av järn till prover återställde kopplingen och ökade fotosyntesen. »Vi demonstrerade effekterna av järnstress på fytoplankton till havs, utan att ens ta med prover tillbaka till labbet«, noterade Pupulewatte. Falkowski varnade för att klimatdrivna förändringar, som förändrad havscirkulation, kan minska järntillförseln. Detta kan minska fytoplanktonstillväxten, påverka krillpopulationer och i sin tur rovdjur som sälar, pingviner och valar. »När järnnivåerna sjunker och maten för dessa toppdjur blir mindre, blir resultatet färre av dessa majestätiska varelser«, sade han. Forskningen understryker järnets molekylära roll i att upprätthålla havsproduktivitet och den globala kolcykeln.