BioNyt - Videnskabens Verden

Emne: Havene/jern som gødning.

Man har talt om at gøde havene med jern for at algerne skal vokse bedre, og dermed opsuge mere at atmosfærens kuldioxid (CO2). Forsøg i Stillehavet har vist, at teorien om jernmangel er korrekt, og at jerntilskud til havet medfører en omgående og stor forøgelse af væksten i havets biomasse. Dermed bindes også mere af luftens kuldioxid.

Jern er næsten uopløseligt i vand, men udgør ikke desto mindre et nødvendigt mikronæringsstof for alger og bakterier i havet. [Jern er nødvendig for vigtige biokemiske processer, nemlig f.eks. produktion af det grønne klorofyl, og for at nitrat-kvælstof kan indbygges i kvælstofholdigt, organisk stof]. Øget jerntilgang forbedrer væksten af både alger og bakterier. Derved vil algerne opsuge mere af luftens CO2 og bakterierne vil udskille mindre CO2 til omgivelserne. Begge dele vil altså nedsætte drivhuseffekten. Virkningen ville specielt være stor i de 3 havområder på Jorden, hvor der året rundt er rigeligt med næringsstof [nitrat og phosphat], men hvor der er for lidt jern: Nemlig i 1) det østlige Stillehavsområde omkring ækvator [hvor bundvand stiger op mod overfladen], 2) det isfrie, sydlige område omkring Antarktis og 3) det isfrie, nordlige, subarktiske område af Stillehavet.

Havene er både en vigtig kilde til kuldioxid og vigtige i deres evne til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren. Balancen mellem kuldioxid i atmosfæren og kuldioxid i havene har stor betydning for Jordens klima. Jern er en begrænsende faktor for fotosyntesen, og i et forsøg har man tilsat jern til et mindre område i Stillehavet. Dette medførte som ventet øget algevækst. Man udførte det første forsøg i 1993 i et område af det østlige, tropiske Stillehav, og jerntilførslen betød fordobling af plante-biomassen, tredobling af klorofyl-koncentrationen, og 4-dobling af algeplanktonets produktivitet (ref.3). Derimod forsvandt jernet på få dage fra overfladelaget i havet, hvor algerne lever, så der kræves altså vedvarende tilførsel af jern til overfladevandet. Dette blev påvist ved et senere forsøg i 1995, hvor man tilsatte den samme mængde jern, men denne gang i 3 udledninger fordelt over 1 uge. Ved dette 2. forsøg blev det også vist, at dyreplanktonet ikke ødelagde virkningen (de kunne ikke nå at æde tilvæksten af alger), og at andre grundstoffer som f.eks. zink ikke straks blev en ny begrænsende faktor (jernet var altså den eneste vigtige begrænsende faktor for fotosyntesen).

Når jernet blev tilført løbende til overfladevandet, var der en reel virkning, dvs. at kuldioxidet fra atmosfæren blev optaget og ophobet i algerne. 1995-forsøget blev udført på et areal af 1000 km2 i Stillehavet, hvor man det første dag (29. maj) udspredte 225 kg jern i form af sur jernsulfat. Jernsulfatet blev hældt ud over skibets to skruer og derfor hurtigt fordelt i vandet. På den 3. og den 7. dag af forsøget udspredtes hver dag 112 kg jernsulfat (ref.3). Skibet fordelte jernet på sin rute, så det var blevet jævnt fordelt i vandet efter 1 døgn. Jernet er især en fordel for diatoméer. I Stillehavet er silikat, som disse alger kræver, ikke en begrænsende faktor. I det nordlige Atlanterhav bruger diatomererne dog næsten alt silikatet i den tid af året, hvor der er flest diatomeer i havet (ref.3). Men hvis der ikke er diatomeer til at gøre nytte af jernet, er andre algegrupper parat.

Virkningen af jerntilførsel vil være størst, hvor der er rigeligt med nitrogen-næringsstof i vandet. Dette forekommer bl.a. også i Stillehavets sydlige del, nær Antarktis, og jerntilførsel til dette område vil derfor kunne tænkes at have en reel nedsættende virkning på mængden af kuldioxid i atmosfæren og dermed virke begrænsende på drivhuseffekten (ref.3).

Laboratorieforsøg af Philippe Tortell og medarbejdere ved McGill University i Montreal har vist, at jern øger bakteriers evne til at omdanne næringsstoffer til biomasse. Når bakterierne opbygger mere biomasse betyder det samtidig, at de producerer mindre kuldioxid til omgivelserne. Ikke-fotosyntetiserende bakterier i havet udgør op til 50% af organisk kulstof i havet (ref.1). Desuden indeholder bakterierne mere jern end algerne: I det sydlige Stillehav er jernkoncentrationen i bakteriers biomasse dobbelt så stor som jernkoncentrationen i algers biomasse (ref.1). Man regner med, at bakterierne er ansvarlige for 20-45% af jernoptagelsen i biomassen i det sydlige Stillehav (ref.1).

Når bakterierne mangler jern vokser de langsommere og de er mindre effektive til at opbygge organisk stof [idet deres indre elektrontransport fungerer dårligere]. Jern er altså en begrænsende faktor for stofskiftet i bakterierne. Bakterierne konkurrerer således direkte med planktonalgerne om det jern, som der er mangel på. [Laboratorieforsøg har dog vist, at ved høje jernkoncentrationer, hvor planktonalgerne opnår maksimal vækst, bliver en del af bakterierne hæmmet (ref.1)]. Bakterierne i havet har langt større betydning end man hidtil har troet.

I tilgift til den øgede opsugning af kuldioxid fra atmosfæren vil algeopblomstring også medføre dannelse af stoffet dimethylsulfid (DMS), altså en methylforbindelse af svovl. Dette stof kan ved overgang til atmosfæren medføre dannelse af sulfat, som kan virke som kondensationskerner for skydannelse - og flere skyer vil yderligere nedsætte Jordens temperatur (se Bio-Nyt nr.64 s.8-11).

Tilførsel af jern til havene kan altså modvirke drivhuseffekten, men det vil være et formidabelt arbejde at tilføre tilstrækkeligt jern til havene i praksis. Desuden er det naturligvis vigtigt ikke at tilføre for meget jern, for så kan det blive for koldt - under Istiden blev der tilført særlig meget jern til havene, viser undersøgelser af indlandsisen på Grønland og Antarktis (ref.3). Årsagen var, at støv fra kontinenterne blæste ud i havene, medbringende jernmineraler. Samtidig - og måske netop på grund af jerntilførslen til havet - skete under Istiden en kraftig ophobning af kulforbindelser i havbunden, - kulstof som i nutiden i stedet ophobes i atmosfæren som kuldioxid, der medfører drivhuseffekt.

Litteraturkilder:
Ref.1: Nature bd.383, 26. sep. 1996 s.330-332 (Phillippe Tortell, Neil M. Price [e-mail: nprice@bio1.lan.mcgill.ca] med flere).
Ref.2: New Scientist 28/9-1996 s.13
Ref.3: Nature bd. 383, 10. oktober 1996 s.495-501 (Kenneth H. Coale [e-mail: coale@mlml.calstate.edu] med flere)
Ref.4: Nature bd. 383, 10. oktober 1996 s.508-11 (Michael Behrenfeld [e-mail: mjb@warrier.das.bnl.gov] med flere)
Ref.5: Nature bd. 383, 10. oktober 1996 s.511- .(D.J.Cooper, Plymouth Marine Laboratory, Engl. med flere)
Ref.6: Nature bd. 383, 10. oktober 1996 s.475. (Bruce W. Frost [kommentar])
New Scientist 28/9-1996 haves.

Søg artikel