Marine nitrogen fixers mediate a low latitude pathway for atmospheric CO2 drawdown
Marine nitrogen fixers mediate a low latitude pathway for atmospheric CO2 drawdown
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DOI：
10.1038/s41467-019-12549-z
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发表时间：
2019-10-10
影响因子：
16.6
通讯作者：
Bindoff, Nathaniel L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Buchanan, Pearse J.;Chase, Zanna;Bindoff, Nathaniel L.
在冰河时期进入海洋的二氧化碳中，大约有三分之一(相当于30ppm)归因于生物机制。关于生物减少二氧化碳的一个主要假说是高纬度地区的铁(Fe)施肥，但模拟工作最多将这一机制归因于10ppm，留下了类似于20ppm的解释。我们证明，铁诱导的氮(N(2))固定的刺激可以引起7-16ppm二氧化碳的低纬下沉。这一机制涉及N-2固定剂和反硝化菌之间更紧密的耦合，从而缓解了普遍存在的硝酸盐限制。因此，上升流带附近的磷酸盐利用率和碳出口增加，导致脱氧和更深的碳注入。此外，这种低纬机制再现了冰川沉积物中沉积的有机三角洲N-15的区域模式。20年前首次提出的海洋N-2固定对尘土飞扬的冰河时代条件的积极反应，因此赞扬了高纬度变化扩大二氧化碳排放的作用。
Roughly a third (similar to 30 ppm) of the carbon dioxide (CO2) that entered the ocean during ice ages is attributed to biological mechanisms. A leading hypothesis for the biological drawdown of CO2 is iron (Fe) fertilisation of the high latitudes, but modelling efforts attribute at most 10 ppm to this mechanism, leaving similar to 20 ppm unexplained. We show that an Fe-induced stimulation of dinitrogen (N (2)) fixation can induce a low latitude drawdown of 7-16 ppm CO2. This mechanism involves a closer coupling between N-2 fixers and denitrifiers that alleviates widespread nitrate limitation. Consequently, phosphate utilisation and carbon export increase near upwelling zones, causing deoxygenation and deeper carbon injection. Furthermore, this low latitude mechanism reproduces the regional patterns of organic delta N-15 deposited in glacial sediments. The positive response of marine N-2 fixation to dusty ice age conditions, first proposed twenty years ago, therefore compliments high latitude changes to amplify CO2 drawdown.