Published July 31, 2020
| Version v1
Publication
Open
Changing Biogeochemistry of the Southern Ocean and Its Ecosystem Implications
Creators
- 1. University of Edinburgh
- 2. Imperial College London
- 3. University of Cape Town
- 4. Universidade Federal do Rio Grande
- 5. Rutgers, The State University of New Jersey
- 6. University of Tasmania
- 7. British Antarctic Survey
- 8. National University of Tierra del Fuego
- 9. Austral University
- 10. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 11. Argentine Antarctic Institute
Description
The Southern Ocean plays a critical role in regulating global climate as a major sink for atmospheric carbon dioxide (CO2), and in global ocean biogeochemistry by supplying nutrients to the global thermocline, thereby influencing global primary production and carbon export. Biogeochemical processes within the Southern Ocean regulate regional primary production and biological carbon uptake, primarily through iron supply, and support ecosystem functioning over a range of spatial and temporal scales. Here we assimilate existing knowledge and present new data to examine the biogeochemical cycles of iron, carbon and major nutrients, their key drivers and their responses to, and roles in, contemporary climate and environmental change. Projected increases in iron supply, coupled with increases in light availability to phytoplankton through increased near-surface stratification and longer ice-free periods, are very likely to increase primary production and carbon export around Antarctica. Biological carbon uptake is likely to increase for the Southern Ocean as a whole, whilst there is greater uncertainty around projections of primary production in the Sub-Antarctic and basin-wide changes in phytoplankton species composition, as well as their biogeochemical consequences. Phytoplankton, zooplankton, higher trophic level organisms and microbial communities are strongly influenced by Southern Ocean biogeochemistry, in particular through nutrient supply and ocean acidification. In turn, these organisms exert important controls on biogeochemistry through carbon storage and export, nutrient recycling and redistribution, and benthic-pelagic coupling. The key processes described in this paper are summarised in the graphical abstract. Climate-mediated changes in Southern Ocean biogeochemistry over the coming decades are very likely to impact primary production, sea-air CO2 exchange and ecosystem functioning within and beyond this vast and critically important ocean region.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يلعب المحيط الجنوبي دورًا حاسمًا في تنظيم المناخ العالمي باعتباره بالوعة رئيسية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (CO2)، وفي الكيمياء الجيولوجية الحيوية للمحيطات العالمية من خلال توفير العناصر الغذائية للخط الحراري العالمي، وبالتالي التأثير على الإنتاج الأولي العالمي وتصدير الكربون. تنظم العمليات الجيوكيميائية الحيوية داخل المحيط الجنوبي الإنتاج الأولي الإقليمي وامتصاص الكربون البيولوجي، في المقام الأول من خلال إمدادات الحديد، وتدعم عمل النظام الإيكولوجي على مجموعة من النطاقات المكانية والزمانية. هنا نستوعب المعرفة الحالية ونقدم بيانات جديدة لفحص الدورات الكيميائية الحيوية للحديد والكربون والمغذيات الرئيسية، ودوافعها الرئيسية واستجاباتها للتغير المناخي والبيئي المعاصر وأدوارها فيه. من المرجح جدًا أن تؤدي الزيادات المتوقعة في إمدادات الحديد، إلى جانب الزيادات في توافر الضوء للعوالق النباتية من خلال زيادة الطبقات القريبة من السطح وفترات أطول خالية من الجليد، إلى زيادة الإنتاج الأولي وتصدير الكربون حول القارة القطبية الجنوبية. من المرجح أن يزداد امتصاص الكربون البيولوجي للمحيط الجنوبي ككل، في حين أن هناك قدرًا أكبر من عدم اليقين حول توقعات الإنتاج الأولي في شبه القارة القطبية الجنوبية والتغيرات على مستوى الحوض في تكوين أنواع العوالق النباتية، بالإضافة إلى عواقبها الجيوكيميائية الحيوية. تتأثر العوالق النباتية والعوالق الحيوانية والكائنات الحية ذات المستوى الغذائي الأعلى والمجتمعات الميكروبية بشدة بالكيمياء الجيولوجية الحيوية للمحيط الجنوبي، ولا سيما من خلال إمدادات المغذيات وتحمض المحيطات. في المقابل، تمارس هذه الكائنات ضوابط مهمة على الكيمياء الجيولوجية الحيوية من خلال تخزين الكربون وتصديره، وإعادة تدوير المغذيات وإعادة توزيعها، والاقتران بين قاع البحار. يتم تلخيص العمليات الرئيسية الموضحة في هذه الورقة في الملخص الرسومي. من المرجح جدًا أن تؤثر التغيرات المناخية في الكيمياء الجيولوجية الحيوية للمحيط الجنوبي على مدى العقود القادمة على الإنتاج الأولي وتبادل ثاني أكسيد الكربون في البحر والهواء وأداء النظام الإيكولوجي داخل وخارج هذه المنطقة المحيطية الشاسعة وذات الأهمية الحاسمة.Translated Description (French)
L'océan Austral joue un rôle essentiel dans la régulation du climat mondial en tant que puits majeur de dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) et dans la biogéochimie océanique mondiale en fournissant des nutriments à la thermocline mondiale, influençant ainsi la production primaire mondiale et les exportations de carbone. Les processus biogéochimiques dans l'océan Austral régulent la production primaire régionale et l'absorption biologique du carbone, principalement par l'approvisionnement en fer, et soutiennent le fonctionnement de l'écosystème sur une gamme d'échelles spatiales et temporelles. Ici, nous assimilons les connaissances existantes et présentons de nouvelles données pour examiner les cycles biogéochimiques du fer, du carbone et des principaux nutriments, leurs principaux moteurs et leurs réponses et rôles dans les changements climatiques et environnementaux contemporains. Les augmentations prévues de l'approvisionnement en fer, associées à l'augmentation de la disponibilité de la lumière pour le phytoplancton grâce à une stratification accrue près de la surface et à des périodes sans glace plus longues, sont très susceptibles d'augmenter la production primaire et les exportations de carbone autour de l'Antarctique. L'absorption biologique de carbone est susceptible d'augmenter pour l'océan Austral dans son ensemble, tandis qu'il existe une plus grande incertitude quant aux projections de la production primaire dans les changements subantarctiques et à l'échelle du bassin dans la composition des espèces de phytoplancton, ainsi que leurs conséquences biogéochimiques. Le phytoplancton, le zooplancton, les organismes de niveau trophique supérieur et les communautés microbiennes sont fortement influencés par la biogéochimie de l'océan Austral, en particulier par l'apport en nutriments et l'acidification des océans. À leur tour, ces organismes exercent d'importants contrôles sur la biogéochimie par le stockage et l'exportation du carbone, le recyclage et la redistribution des nutriments et le couplage benthique-pélagique. Les processus clés décrits dans cet article sont résumés dans le résumé graphique. Les changements induits par le climat dans la biogéochimie de l'océan Austral au cours des prochaines décennies sont très susceptibles d'avoir un impact sur la production primaire, l'échange de CO2 mer-air et le fonctionnement des écosystèmes à l'intérieur et au-delà de cette vaste région océanique d'une importance cruciale.Translated Description (Spanish)
El Océano Austral desempeña un papel fundamental en la regulación del clima global como un importante sumidero de dióxido de carbono atmosférico (CO2) y en la biogeoquímica oceánica global al suministrar nutrientes a la termoclina global, lo que influye en la producción primaria mundial y la exportación de carbono. Los procesos biogeoquímicos dentro del Océano Austral regulan la producción primaria regional y la absorción biológica de carbono, principalmente a través del suministro de hierro, y apoyan el funcionamiento del ecosistema en una variedad de escalas espaciales y temporales. Aquí asimilamos el conocimiento existente y presentamos nuevos datos para examinar los ciclos biogeoquímicos del hierro, el carbono y los principales nutrientes, sus impulsores clave y sus respuestas y roles en el cambio climático y ambiental contemporáneo. Es muy probable que los aumentos proyectados en el suministro de hierro, junto con los aumentos en la disponibilidad de luz para el fitoplancton a través de una mayor estratificación cercana a la superficie y períodos más largos sin hielo, aumenten la producción primaria y la exportación de carbono alrededor de la Antártida. Es probable que la absorción biológica de carbono aumente para el Océano Austral en su conjunto, mientras que existe una mayor incertidumbre en torno a las proyecciones de producción primaria en los cambios subantárticos y en toda la cuenca en la composición de las especies de fitoplancton, así como sus consecuencias biogeoquímicas. El fitoplancton, el zooplancton, los organismos de nivel trófico superior y las comunidades microbianas están fuertemente influenciados por la biogeoquímica del Océano Austral, en particular a través del suministro de nutrientes y la acidificación del océano. A su vez, estos organismos ejercen importantes controles sobre la biogeoquímica a través del almacenamiento y la exportación de carbono, el reciclaje y la redistribución de nutrientes y el acoplamiento bentónico-pelágico. Los procesos clave descritos en este trabajo se resumen en el resumen gráfico. Es muy probable que los cambios mediados por el clima en la biogeoquímica del Océano Austral en las próximas décadas afecten la producción primaria, el intercambio de CO2 mar-aire y el funcionamiento de los ecosistemas dentro y fuera de esta vasta e importante región oceánica.Files
pdf.pdf
Files
(18.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:19a43bdd3209da0c4974088a561f41cc
|
18.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الكيمياء الحيوية المتغيرة للمحيط الجنوبي وآثارها على النظام الإيكولوجي
- Translated title (French)
- Modification de la biogéochimie de l'océan Austral et de ses implications écosystémiques
- Translated title (Spanish)
- Biogeoquímica cambiante del Océano Austral y sus implicaciones ecosistémicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3046667125
- DOI
- 10.3389/fmars.2020.00581
References
- https://openalex.org/W1204060949
- https://openalex.org/W1485635014
- https://openalex.org/W1522127495
- https://openalex.org/W1578086698
- https://openalex.org/W1595355714
- https://openalex.org/W1596017335
- https://openalex.org/W1600897084
- https://openalex.org/W1606962023
- https://openalex.org/W1608098346
- https://openalex.org/W1637244524
- https://openalex.org/W1663450192
- https://openalex.org/W1676267467
- https://openalex.org/W1842958164
- https://openalex.org/W1849030221
- https://openalex.org/W1859527060
- https://openalex.org/W1863128256
- https://openalex.org/W1886862799
- https://openalex.org/W1895270763
- https://openalex.org/W1899290980
- https://openalex.org/W1901212959
- https://openalex.org/W1910957211
- https://openalex.org/W1912414677
- https://openalex.org/W1920930992
- https://openalex.org/W1934995808
- https://openalex.org/W1936330011
- https://openalex.org/W1940303797
- https://openalex.org/W1954032395
- https://openalex.org/W1967073483
- https://openalex.org/W1968911577
- https://openalex.org/W1969840587
- https://openalex.org/W1972679963
- https://openalex.org/W1973159013
- https://openalex.org/W1976379523
- https://openalex.org/W1976523992
- https://openalex.org/W1977111618
- https://openalex.org/W1979705183
- https://openalex.org/W1982520135
- https://openalex.org/W1984453169
- https://openalex.org/W1985241440
- https://openalex.org/W1989812709
- https://openalex.org/W1991687812
- https://openalex.org/W1993935086
- https://openalex.org/W1994250545
- https://openalex.org/W1994704355
- https://openalex.org/W1998012305
- https://openalex.org/W1998528342
- https://openalex.org/W1998661623
- https://openalex.org/W1998690090
- https://openalex.org/W2000632023
- https://openalex.org/W2001040297
- https://openalex.org/W2001303551
- https://openalex.org/W2003750436
- https://openalex.org/W2004359105
- https://openalex.org/W2008650542
- https://openalex.org/W2009036390
- https://openalex.org/W2011280003
- https://openalex.org/W2011567753
- https://openalex.org/W2012594752
- https://openalex.org/W2012832111
- https://openalex.org/W2013045497
- https://openalex.org/W2015473965
- https://openalex.org/W2015764864
- https://openalex.org/W2017442579
- https://openalex.org/W2021704196
- https://openalex.org/W2023638484
- https://openalex.org/W2024265912
- https://openalex.org/W2025777313
- https://openalex.org/W2026056085
- https://openalex.org/W2026762943
- https://openalex.org/W2026818595
- https://openalex.org/W2030281672
- https://openalex.org/W2030918843
- https://openalex.org/W2032429785
- https://openalex.org/W2032800210
- https://openalex.org/W2033117946
- https://openalex.org/W2036677156
- https://openalex.org/W2036693959
- https://openalex.org/W2036972681
- https://openalex.org/W2037316963
- https://openalex.org/W2038833563
- https://openalex.org/W2040709840
- https://openalex.org/W2042376721
- https://openalex.org/W2043221815
- https://openalex.org/W2045036691
- https://openalex.org/W2045258053
- https://openalex.org/W2046945886
- https://openalex.org/W2047139837
- https://openalex.org/W2047280232
- https://openalex.org/W2047572519
- https://openalex.org/W2051369458
- https://openalex.org/W2052533555
- https://openalex.org/W2053356334
- https://openalex.org/W2055252787
- https://openalex.org/W2056112892
- https://openalex.org/W2056136211
- https://openalex.org/W2056160639
- https://openalex.org/W2057037894
- https://openalex.org/W2057628780
- https://openalex.org/W2059158250
- https://openalex.org/W2062274624
- https://openalex.org/W2062323967
- https://openalex.org/W2062480296
- https://openalex.org/W2063534846
- https://openalex.org/W2064368240
- https://openalex.org/W2065731998
- https://openalex.org/W2065947563
- https://openalex.org/W2068254300
- https://openalex.org/W2071475990
- https://openalex.org/W2073735889
- https://openalex.org/W2074084276
- https://openalex.org/W2074772715
- https://openalex.org/W2074901826
- https://openalex.org/W2075389931
- https://openalex.org/W2078355831
- https://openalex.org/W2080341566
- https://openalex.org/W2080892978
- https://openalex.org/W2081163858
- https://openalex.org/W2081378859
- https://openalex.org/W2084168620
- https://openalex.org/W2084802797
- https://openalex.org/W2085775184
- https://openalex.org/W2085896882
- https://openalex.org/W2086635295
- https://openalex.org/W2088326768
- https://openalex.org/W2088955135
- https://openalex.org/W2089650688
- https://openalex.org/W2090784991
- https://openalex.org/W2090851717
- https://openalex.org/W2090878061
- https://openalex.org/W2091346814
- https://openalex.org/W2091705417
- https://openalex.org/W2094474548
- https://openalex.org/W2095973835
- https://openalex.org/W2097585159
- https://openalex.org/W2097715850
- https://openalex.org/W2098759916
- https://openalex.org/W2101830687
- https://openalex.org/W2102106525
- https://openalex.org/W2102211366
- https://openalex.org/W2102337248
- https://openalex.org/W2102974620
- https://openalex.org/W2104261350
- https://openalex.org/W2104466547
- https://openalex.org/W2105822932
- https://openalex.org/W2106949536
- https://openalex.org/W2109515045
- https://openalex.org/W2109676064
- https://openalex.org/W2109788712
- https://openalex.org/W2110145397
- https://openalex.org/W2110754499
- https://openalex.org/W2111432447
- https://openalex.org/W2112195708
- https://openalex.org/W2112891821
- https://openalex.org/W2113084550
- https://openalex.org/W2113297575
- https://openalex.org/W2115028193
- https://openalex.org/W2116183320
- https://openalex.org/W2118157869
- https://openalex.org/W2121487732
- https://openalex.org/W2121562046
- https://openalex.org/W2124248622
- https://openalex.org/W2125402987
- https://openalex.org/W2129819935
- https://openalex.org/W2131191693
- https://openalex.org/W2131945472
- https://openalex.org/W2134522878
- https://openalex.org/W2141567578
- https://openalex.org/W2141707502
- https://openalex.org/W2144029837
- https://openalex.org/W2151007865
- https://openalex.org/W2152650588
- https://openalex.org/W2153319629
- https://openalex.org/W2156421507
- https://openalex.org/W2157121532
- https://openalex.org/W2157240873
- https://openalex.org/W2161668461
- https://openalex.org/W2161887274
- https://openalex.org/W2161949244
- https://openalex.org/W2163210913
- https://openalex.org/W2164401742
- https://openalex.org/W2165303514
- https://openalex.org/W2165474733
- https://openalex.org/W2166338163
- https://openalex.org/W2168062665
- https://openalex.org/W2168337640
- https://openalex.org/W2169147637
- https://openalex.org/W2170766125
- https://openalex.org/W2171660899
- https://openalex.org/W2173001546
- https://openalex.org/W2190629122
- https://openalex.org/W2228781294
- https://openalex.org/W2256517354
- https://openalex.org/W2262566545
- https://openalex.org/W2265092492
- https://openalex.org/W2266652671
- https://openalex.org/W2279425245
- https://openalex.org/W2302440089
- https://openalex.org/W2318182962
- https://openalex.org/W2318337074
- https://openalex.org/W2321125858
- https://openalex.org/W2334651268
- https://openalex.org/W2336605858
- https://openalex.org/W2361722477
- https://openalex.org/W2392209212
- https://openalex.org/W2395026888
- https://openalex.org/W2463361367
- https://openalex.org/W2474053067
- https://openalex.org/W2488658949
- https://openalex.org/W2497350405
- https://openalex.org/W2520431397
- https://openalex.org/W2531465781
- https://openalex.org/W2537163483
- https://openalex.org/W2540754164
- https://openalex.org/W2552331489
- https://openalex.org/W2556783878
- https://openalex.org/W2559830272
- https://openalex.org/W2569222737
- https://openalex.org/W2571608450
- https://openalex.org/W2577961592
- https://openalex.org/W2581094074
- https://openalex.org/W2585438276
- https://openalex.org/W2587428704
- https://openalex.org/W2588227349
- https://openalex.org/W2588769948
- https://openalex.org/W2594518768
- https://openalex.org/W2607021866
- https://openalex.org/W2607429927
- https://openalex.org/W2607695829
- https://openalex.org/W2622058710
- https://openalex.org/W2622409249
- https://openalex.org/W2623008072
- https://openalex.org/W2623957152
- https://openalex.org/W2626821911
- https://openalex.org/W2660588215
- https://openalex.org/W2732376180
- https://openalex.org/W2735043799
- https://openalex.org/W2748383030
- https://openalex.org/W2754366803
- https://openalex.org/W2754676727
- https://openalex.org/W2755183050
- https://openalex.org/W2755427175
- https://openalex.org/W2758221842
- https://openalex.org/W2763195414
- https://openalex.org/W2767381983
- https://openalex.org/W2768052947
- https://openalex.org/W2768725813
- https://openalex.org/W2769252011
- https://openalex.org/W2769679348
- https://openalex.org/W2772581529
- https://openalex.org/W2773379586
- https://openalex.org/W2774498596
- https://openalex.org/W2780959834
- https://openalex.org/W2789272273
- https://openalex.org/W2789553469
- https://openalex.org/W2791247013
- https://openalex.org/W2792599976
- https://openalex.org/W2793947431
- https://openalex.org/W2795051279
- https://openalex.org/W2796456048
- https://openalex.org/W2797441368
- https://openalex.org/W2797873846
- https://openalex.org/W2799524033
- https://openalex.org/W2799921926
- https://openalex.org/W2800633830
- https://openalex.org/W2800725800
- https://openalex.org/W2802169150
- https://openalex.org/W2807503239
- https://openalex.org/W2809600933
- https://openalex.org/W2887670390
- https://openalex.org/W2891540326
- https://openalex.org/W2896647011
- https://openalex.org/W2899703127
- https://openalex.org/W2900769026
- https://openalex.org/W2903884987
- https://openalex.org/W2908740848
- https://openalex.org/W2910448874
- https://openalex.org/W2911637867
- https://openalex.org/W2915363558
- https://openalex.org/W2915473047
- https://openalex.org/W2915632315
- https://openalex.org/W2916540421
- https://openalex.org/W2920621815
- https://openalex.org/W2922127343
- https://openalex.org/W2924699914
- https://openalex.org/W2941183925
- https://openalex.org/W2943932634
- https://openalex.org/W2947394670
- https://openalex.org/W2947595336
- https://openalex.org/W2948432660
- https://openalex.org/W2949136175
- https://openalex.org/W2952618519
- https://openalex.org/W2953797884
- https://openalex.org/W2955756905
- https://openalex.org/W2962948346
- https://openalex.org/W2963219789
- https://openalex.org/W2966156741
- https://openalex.org/W2966346097
- https://openalex.org/W2970141518
- https://openalex.org/W2970284840
- https://openalex.org/W2971870974
- https://openalex.org/W2974108476
- https://openalex.org/W2975845115
- https://openalex.org/W2981859133
- https://openalex.org/W2982023062
- https://openalex.org/W2982063581
- https://openalex.org/W2982412030
- https://openalex.org/W2988401786
- https://openalex.org/W2992008786
- https://openalex.org/W2998811351
- https://openalex.org/W3005594733
- https://openalex.org/W3007850037
- https://openalex.org/W3018268200
- https://openalex.org/W3019075147
- https://openalex.org/W3036086033
- https://openalex.org/W3039257646
- https://openalex.org/W4390864921