Silica burial enhanced by iron limitation in oceanic upwelling margins
Silica burial enhanced by iron limitation in oceanic upwelling margins
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海洋上升流边缘铁限制增强了二氧化硅埋藏
DOI：
10.1038/ngeo2181
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发表时间：
2014
影响因子：
18.3
通讯作者：
Pichevin L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pichevin L
在大片海洋中，硅藻的初级生产可能受到二氧化硅的限制，而二氧化硅反过来又限制了二氧化碳的生物吸收。以蛋白石形式埋藏的生物硅是海洋硅的主要汇。蛋白石埋藏等量分布于铁含量有限的外海省份和上升流边缘，特别是东太平洋上升流带。然而，目前尚不清楚为什么蛋白石埋葬在这个边缘如此有效。在这里，我们使用沉积物圈闭和加利福尼亚湾上升流边缘的沉积物岩心测量生物物质的通量、硅藻结合的铁和硅同位素比值的浓度。在沉积物圈闭物质中，我们发现强烈上升流的时期与瞬态铁限制有关，导致二氧化硅相对于有机碳的高输出。在过去26000年的沉积物岩心中，二氧化硅埋藏增强与铁限制之间的类似相关性也很明显。一项全球汇编还表明，海洋中硅埋藏的热点地区都具有高硅与有机碳输出比的特征，这是硅藻在铁胁迫下生长的诊断特征。因此，我们提出，海洋中二氧化硅限制的普遍条件主要是由铁缺乏造成的，这间接限制了海洋的碳吸收。
In large swaths of the ocean, primary production by diatoms may be limited by the availability of silica, which in turn limits the biological uptake of carbon dioxide. The burial of biogenic silica in the form of opal is the main sink of marine silicon. Opal burial occurs in equal parts in iron-limited open-ocean provinces and upwelling margins, especially the eastern Pacific upwelling zone. However, it is unclear why opal burial is so efficient in this margin. Here we measure fluxes of biogenic material, concentrations of diatom-bound iron and silicon isotope ratios using sediment traps and a sediment core from the Gulf of California upwelling margin. In the sediment trap material, we find that periods of intense upwelling are associated with transient iron limitation that results in a high export of silica relative to organic carbon. A similar correlation between enhanced silica burial and iron limitation is evident in the sediment core, which spans the past 26,000 years. A global compilation also indicates that hotspots of silicon burial in the ocean are all characterized by high silica to organic carbon export ratios, a diagnostic trait for diatoms growing under iron stress. We therefore propose that prevailing conditions of silica limitation in the ocean are largely caused by iron deficiency imposing an indirect constraint on oceanic carbon uptake.
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