Rola morskiego krzemu i węgla w cyklu biogeochemicznym
Projekt MUSICC (Multi-proxy approach of marine silicon and carbon biogeochemical cycles) realizowany był zgodnie z dwoma kierunkami badań. Pierwszy z nich dotyczył obiegu Si i C w Oceanie Południowym i był rozwijany w ramach dwóch międzynarodowych projektów, KEOPS-2 oraz SAZ. W projekcie KEOPS-2 badano nawożony w sposób naturalny związkami żelaza zakwit fitoplanktonu w Oceanie Południowym (Wyniesienie Kergueleńskie), zdominowany przez okrzemki, grupę glonów, które potrzebują krzemu do budowy swojej otoczki. Wyniki tych badań wskazują na znaczenie letniej podaży Si, co pozwoliło naukowcom na zaproponowanie sezonowego budżetu obiegu krzemu nad Wyniesieniem Kergueleńskim — był to jeden z konkretnych celów inicjatywy MUSICC. Budżet ten obejmuje zimową i letnią podaż substancji odżywczych zawierających krzem z niższej części słupa wody oraz produkcję krzemionki brutto i netto, a także eksport krzemionki. W projekcie SAZ wykorzystano pomiary izotopu krzemu do śledzenia sezonowych przepływów krzemionki na głębokim morzu, w oparciu o poklatkowe zdjęcia w pułapce osadu, dla trzech głównych stref (Antarktyka, czoło polarne i region subantarktyczny) otwartego Oceanu Południowego. Zmiany eksportowanej krzemionki biogennej pokazały, że szybkość zanurzania się okrzemek spada do bardzo niskich wartości w zimie, umożliwiając cząstkom pozostanie w słupie wody do kolejnej wiosny. Ma to istotne znaczenie dla biologicznej pompy węglowej, która przenosi węgiel z powierzchni do głębi oceanu, gdzie jest on magazynowany. Drugi kierunek badań dotyczył obiegu krzemu na styku między kontynentami i oceanem. Wcześniejsze prace pokazały, że rozpuszczony izotop krzemu (d30Si) jest kontrolowany przez użytkowanie gruntów na poziomie poniżej basenu, a tym samym może zostać wykorzystany jako wskaźnik presji wywieranej przez działalność człowieka na obieg Si. Uczestnicy projektu MUSICC podjęli współpracę z naukowcami indyjskimi, aby pobrać próbki z 18 ujść rzecznych w porze suchej, jak i monsunowej oraz zbadać obieg krzemu. Wyniki badania wskazują, że źródło krzemu przedostającego się do ujścia nie jest wrażliwe na pory roku i ulega niewielkiej zmianie w porze monsunowej. Krzem nie wydaje się zatem być substancją odżywczą, której brakowałoby w ujściach indyjskich, a izotopy krzemu w rzekach wpadających do oceanu są w większym stopniu powiązane z warunkami pogodowymi i użytkowaniem gruntów niż z sezonowym wypływem wód. Projekt MUSICC pokazał, że naturalny izotopowy skład krzemu pozwala na identyfikację źródła tego pierwiastka oraz ilościowe oszacowanie jego przepływu i mieszania w skali rocznej. Ponadto izotopowe rozcieńczanie krzemu jest najbardziej dokładną i czułą techniką umożliwiającą określanie krótkoterminowych przepływów krzemu.
Słowa kluczowe
Węgiel, cykl biogeochemiczny, krzem, MUSICC, Ocean Południowy
