两口呼吸1口氧来自海洋！铁元素成关键开关 科学家南极科考首揭秘

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人类每吸入两口气，就有一口氧气来自海洋中的微型藻类。而这些“造氧功臣”的光合作用效率，竟高度依赖陆地吹入海洋的含铁尘埃与冰川融水的铁元素供应。这一关键关联，被拉特格斯大学海洋科学家团队通过南大洋实地观测证实。

核心发现：铁元素是海洋藻类产氧的“限制开关”

铁是海洋浮游植物必需的微量营养元素，这些微型藻类处于海洋食物网最底层，不仅通过光合作用释放氧气，还能固定二氧化碳，是海洋生态和全球气候调节的基础。

研究显示，当海水中铁元素减少甚至耗尽时，浮游植物的光合作用会明显放缓甚至停止，生长受限的同时，利用阳光和吸收二氧化碳的效率也会下降。

更关键的是，这些藻类制造的氧气占全球供氧量的50%，铁在广阔海域中，直接构成了它们产氧能力的关键限制因素。

科考过程：37天南大洋航次 原位捕捉关键变化

长期以来，科学界虽怀疑铁对海洋光合作用的关键作用，但缺乏自然环境下的系统观测，研究多停留在实验室尺度。

为弥补这一空白，2023至2024年间，论文第一作者、拉特格斯大学博士生赫莎妮·普普勒瓦泰，随英国科考船开展了为期37天的航次。

航行路线从南非海岸出发，抵达韦德尔环流边缘冰区后折返，沿途采集并分析海水样本。

团队使用定制荧光计，测量不同海域浮游植物的荧光信号，判断光合作用受阻时光能的“浪费”情况，还通过补充铁等营养盐，检验光合作用能否“重启”。

实验实证：补铁即可恢复藻类光合效率

研究发现，在铁受限条件下，最多约25%的集光蛋白会与能量转换中心“脱耦”，导致能量传递效率下降，部分能量被迫以荧光形式释放。

而当向海水样本补充铁元素后，浮游植物的内部集光系统会重新“耦合”，光合作用效率和生长潜力随之提升。

值得关注的是，这项研究在海上以原位样本完成了铁胁迫效应的量化，无需返回实验室进行额外分子提取，直接捕捉到了光能利用效率的变化。

气候影响：铁循环变化或撬动海洋生态与碳平衡

研究合著者保罗·G·法尔科夫斯基指出，现有证据表明，气候变化正在重塑海洋环流格局，可能减少输送至海洋的铁含量。

这虽不会直接让人类“缺氧”，但会引发连锁反应：浮游植物是南大洋磷虾的主要食物，而磷虾支撑着企鹅、海豹、海象和鲸类等大型动物，铁供应不足导致基础生产力下降后，高端食物链生物数量可能减少。

相关研究已发表于美国《国家科学院院刊》，论文强调，气候变暖背景下，铁循环的细微变化，可能是左右海洋生态结构与大气二氧化碳平衡的重要“杠杆”。

该研究由英国自然环境研究委员会及相关科研机构资助，凸显了全球变暖时代观察海洋微观过程的迫切性。