The biogeochemical balance of oceanic nickel cycling
The biogeochemical balance of oceanic nickel cycling
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海洋镍循环的生物地球化学平衡
DOI：
10.1038/s41561-022-01045-7
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发表时间：
2022
影响因子：
18.3
通讯作者：
Holzer, Mark
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
John, Seth G.;Kelly, Rachel L.;Bian, Xiaopeng;Fu, Feixue;Smith, M. Isabel;Lanning, Nathan T.;Liang, Hengdi;Pasquier, Benoît;Seelen, Emily A.;Holzer, Mark
镍是海洋生物的一种生物学基本元素，有可能影响现代和过去海洋中的各种过程，包括甲烷生成、氮吸收和珊瑚健康。然而，海洋镍循环的不完整观点阻碍了对镍如何影响这些现代和古代海洋中海洋生物的理解。在这里，我们结合联合收割机数据约束的全球生物地球化学循环模型与文化实验，发现镍在寡营养环流是化学和生物不稳定，只有最低限度地纳入硅藻壳。然后，我们开发了一个框架，了解海洋镍分布，特别是全球海洋镍分布的两个主要特征：深浓度最大值和残留池约2纳米镍在亚热带环流。我们认为，缓慢耗尽的Ni相对于大量营养元素在上升流区域可以解释残留的Ni池，可逆清除或再生较慢的Ni相比，大量营养元素有助于不同的Ni垂直分布。这些控制的强度可能在过去的海洋中有所不同，影响镍的生物利用度，并在浮游植物的镍盛宴和饥荒之间建立良好的平衡，对海洋化学和气候状态都有影响。
Nickel is a biologically essential element for marine life, with the potential to influence diverse processes, including methanogenesis, nitrogen uptake and coral health, in both modern and past oceans. However, an incomplete view of oceanic Ni cycling has stymied understanding of how Ni may impact marine life in these modern and ancient oceans. Here we combine data-constrained global biogeochemical circulation modelling with culture experiments and find that Ni in oligotrophic gyres is both chemically and biologically labile and only minimally incorporated into diatom frustules. We then develop a framework for understanding oceanic Ni distributions, and in particular the two dominant features of the global marine Ni distribution: the deep concentration maximum and the residual pool of approximately 2 nM Ni in subtropical gyres. We suggest that slow depletion of Ni relative to macronutrients in upwelling regions can explain the residual Ni pool, and reversible scavenging or slower regeneration of Ni compared with macronutrients contributes to the distinct Ni vertical distribution. The strength of these controls may have varied in the past ocean, impacting Ni bioavailability and setting a fine balance between Ni feast and famine for phytoplankton, with implications for both ocean chemistry and climate state.
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DOI：
10.1016/j.dsr.2009.12.014
发表时间：
2010-04-01
影响因子：
2.4
作者：
Dupont, Christopher L.;Buck, Kristen N.;Barbeau, Katherine
通讯作者：
Barbeau, Katherine
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DOI：
10.5194/gmd-11-3537-2018
发表时间：
2017
期刊：
ArXiv
影响因子：
--
作者：
M. V. Hulten;J. Dutay;M. Roy‐Barman
通讯作者：
M. Roy‐Barman
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5.3
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Nolwenn Lemaitre;Jianghui Du;G. D. de Souza;C. Archer;D. Vance
通讯作者：
D. Vance
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影响因子：
4.5
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Sing‐how Tuo;I. Rodriguez;T. Ho
通讯作者：
T. Ho
影响因子：
5
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N. Hawco;Shun‐Chung Yang;Rhea K. Foreman;Carolina P. Funkey;Mathilde Dugenne;A. White;Samuel T. Wilson;Rachel L. Kelly;X. Bian;Kuo‐Fang Huang;D. Karl;S. John
通讯作者：
N. Hawco;Shun‐Chung Yang;Rhea K. Foreman;Carolina P. Funkey;Mathilde Dugenne;A. White;Samuel T. Wilson;Rachel L. Kelly;X. Bian;Kuo‐Fang Huang;D. Karl;S. John