Minerálny prach prinesený do oceánu z kontinentov nielen vyživuje fytoplanktón, ale tiež zahusťuje ich výkaly, podporuje tvorbu vločiek – voľných organominerálnych agregátov – a ich rýchlu sedimentáciu v morskom stĺpci. To posilňuje biologickú uhlíkovú pumpu a umožňuje dlhodobé odstránenie časti uhlíka z atmosféry. Vedci dospeli k týmto záverom po vykonaní laboratórneho experimentu so zavádzaním ílových minerálov do morskej vody s fytoplanktónom. Výsledky boli publikované v časopise Scientific Reports.
Morský fytoplanktón absorbuje atmosférický oxid uhličitý a vytvára organickú hmotu prostredníctvom fotosyntézy. Tento proces sa nazýva biologická uhlíková pumpa (v anglickej literatúre – morská biologická pumpa) a každý rok sa vďaka nej z atmosféry odstráni 80 – 146 miliárd ton CO² – ide o najdôležitejší biogeochemický tok a zároveň klimatický regulátor. Uhlík však môže byť z cyklu odstránený a uložený v mori na veľmi rozdielne časy. Ak zostane blízko povrchu ako rozpustná organická hmota, rýchlo oxiduje a vráti sa do atmosféry. Ak dokáže klesnúť do hĺbky asi 1000 metrov ako súčasť agregátov a integrovať sa do anorganickej hmoty, môže zostať v tomto stave až 400 rokov.
Ílové minerály zohrávajú hlavnú úlohu pri tvorbe takýchto agregátov a ich sedimentácii v morských vrstvách. Majú nabitý, drsný a hydrofilný povrch, ktorý na princípe katiónovej výmeny dokáže absorbovať látky z morskej vody a potom ich udržiavať súdržné alebo ešte pevnejšie viazať v intersticiálnom priestore ich kryštálových mriežok. Ílové minerály sa do morskej vody dostávajú z minerálneho prachu (je ich tam viac ako 50 percent), ktorý je prenášaný vetrom z kontinentov. Ďalej sa pravdepodobne kombinujú s výkalmi fytoplanktónu a tvoria lepkavé gélovité agregáty nazývané transparentné exopolymérne častice (TEP). Presný mechanizmus inklúzie minerálneho prachu do kameniva však ešte nebol študovaný.
Interdisciplinárny tím výskumníkov pod vedením Diksha Sharma z Dartmouth College uskutočnil experiment, ktorý hodnotil vplyv ílových minerálov na rýchlosť ukladania uhlíkatých agregátov v morských vrstvách. Odobrali vzorky morskej vody z Maineského zálivu v roku 2023 počas jarného rozkvetu fytoplanktónu a pridali prírodnú zmes ílových minerálov (dominuje palygorskit a nontronit) v koncentráciách 20 a 60 miligramov na liter, a potom vzorky inkubovali 72 hodín. .
Spočiatku bol obsah rozpustených anorganických živín v morskej vode nízky, ale počas inkubácie sa koncentrácie rozpusteného kremíka a fosforu zvýšili v dôsledku uvoľňovania z ílových minerálov. To stimulovalo rast fytoplanktónu a viedlo k tvorbe zložitých agregátov – vločiek – voľných akumulácií zhlukovaných ílových minerálov, organických molekúl, baktérií a častíc fytoplanktónu. Od začiatku inkubácie sa obsah exopolymérnych častíc (podobných kŕdľom, ale menej voľných a stabilnejších) vo vzorkách vody zvýšil 3500-krát.
Počiatočná koncentrácia rozpusteného uhlíka vo vzorkách bola 3,02 ± 0,18 miligramov na liter, ale keď sa pridala hlina v nízkych koncentráciách, znížila sa o 15 percent a pri vysokých koncentráciách o 42 percent. Prídavok ílu zvýšil aj rýchlosť sedimentácie kameniva: zo 40 ± 18 na 73 ± 28 metrov za deň pri nízkych koncentráciách ílových minerálov a až na 141 ± 37 metrov za deň pri vysokých koncentráciách. Autori poznamenali, že ich experiment vysvetlil zlepšenie biologickej uhlíkovej pumpy minerálnym prachom: pozostáva z prenosu morského uhlíka z rozpusteného do agregovaného stavu.
Ílové minerály zohrávajú dôležitú úlohu nielen pri sorpcii rôznych látok v oceáne, ale aj pri regulácii znečistenia pôdy. Napríklad zadržiavajú a zabraňujú vstupu liečiv do podzemných vôd (ale horšie to robia v prítomnosti splaškových kalov) a tiež pevne viažu organohalogénové zlúčeniny v pôdach permafrostu na Tibetskej náhornej plošine.
https://www.nature.com/articles/s41598-024-79912-z
Preložil: OZ Biosféra www.biosferaklub.info