De diepzee en de bodem brengen ijzer naar Antarctische wateren

Bemesting met ijzer

"IJzer speelt dus een grote rol in het Antarctische ecosysteem, maar ondertussen weten we nog maar heel weinig over de exacte balans van ijzer in de Zuidelijke Oceaan", zegt Tian. IJzer is een zogeheten ‘limiterende factor’ voor algengroei in de wateren rond Antarctica. Zou er meer ijzer in het water zitten, dan zouden er meer algen tot bloei komen (en afsterven). Die algen zouden dus meer koolstof vastleggen en misschien zelfs meer koolstof opslaan in de bodem van de oceaan. Dit heeft sommigen in het verleden al eens op het idee gebracht dat het kunstmatig bemesten van de Zuidelijke Oceaan met extra ijzer, meer koolstof zou vastleggen en zo een beetje van de klimaatcrisis zou kunnen oplossen. Tian waarschuwt dat inmiddels is aangetoond dat dit niet zo effectief of risicoloos is als aanvankelijk werd aangenomen. "Klimaatverandering zelf verandert echter ook de hoeveelheid ijzer die van nature wordt aangevoerd naar de Zuidelijke Oceaan, waar met name smeltende gletsjers een belangrijke bron van ijzer zouden zijn. Met mijn onderzoek probeer ik enkele hiaten in onze kennis over ijzer in de Zuidelijke Oceaan op te vullen." 

Container met Antarctisch water

Dankzij de verschillende chemische vormen van ijzer, de zogeheten isotopen, kon Tian de oorsprong van ijzer in de Zuidelijke Oceaan achterhalen. Van ijzer bestaan verschillende isotopen: Fe-54 tot 58. "Door die ijzerisotopen te analyseren, kon ik een soort vingerafdruk maken van waar het ijzer vandaan kwam. Maar dat klinkt makkelijker gezegd dan gedaan. Voor iedere analyse heb ik één tot vier liter zeewater per monster nodig vanwege de extreem lage ijzerconcentraties in de Zuidelijke Oceaan. Met 600 monsters per expeditie, betekent dat dat ik een grote container vol Antarctisch water mee terug heb genomen naar Texel."

Opwellen en zinken

Thuis op het NIOZ ontwikkelde Tian een protocol voor de analyse van de ijzerisotopen in dit water. "Dit was nog nooit eerder gedaan op ons instituut. Het vergde veel handwerk en een extreem schoon laboratorium en instrumenten. Maar het was het waard!", voegt hij eraan toe. "Ik kon aantonen dat in de Amundsenzee, ten westen van het Antarctisch Schiereiland, het ijzer van de bodem omhoog wordt gebracht door relatief warm, opwellend water, en uit de bodems rond het continent. Tot nu toe werd gedacht dat opgelost ijzer afkomstig was van het smeltende ijsplateau, maar dat bevat voornamelijk deeltjes ijzer, in plaats van opgelost ijzer. De combinatie van ijzer uit opwellend diep water en uit sedimenten zal waarschijnlijk leiden tot algenbloei aan het oppervlak."

In de Weddellzee, ten oosten van het Antarctisch schiereiland, is er nauwelijks ‘upwelling’ van diep water. In plaats daarvan zinkt het relatief zware en zoute water dat achterblijft bij de vorming van zoeter zee-ijs naar de bodem. "Het weinige water dat in de Weddellzee werd aangevoerd vanuit de diepte, verdwijnt al snel wanneer het mengt met andere watermassa's in de diepte. 

Effect op mariene milieu

De geavanceerde analyses van Tian lichten weer wat tipjes op van de ijzercyclus in de Zuidelijke Oceaan en hoe deze het klimaatsysteem verder kan beïnvloeden. Tian: "Hoe meer we begrijpen, hoe nauwkeuriger we de positieve of negatieve effecten van ijzerbemesting op de mariene milieus en klimaatsystemen kunnen voorspellen." Hung-An Tian verdedigt zijn proefschrift over dit onderwerp op 15 maart aan de Universiteit Utrecht.

Over NIOZ Zeeonderzoek

Het Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee (kortweg NIOZ Zeeonderzoek), is het nationale oceanografische instituut en het expertisecentrum van Nederland voor oceaan, zee, kust en delta. We bevorderen fundamenteel begrip van mariene systemen, de manier waarop ze veranderen, de rol die ze spelen in klimaat en biodiversiteit én hoe ze duurzame oplossingen kunnen bieden aan de maatschappij van de toekomst.

Tekst: NIOZ Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee
Foto's: Sven Pont (leadfoto: Hung-An Tian doet analyses aan boord van onderzoeksschip RV Araon)