把全世界的粪便集中排放到太平洋的正中心,会发生什么事情?

云杉,知乎遗风,科研工作者,文理双修的战士。

朋友,脑洞放开一点,我们有可能局部地逆转气候变暖,亦或者制造出局部的二叠纪末大灭绝。

让我跟你讲讲,这具体是怎么一回事儿。

海洋生物学领域,有一句名言:

“给我整半船铁,我能还你一个冰河世纪。”

这话出自著名海洋生物学家,约翰 · 马丁,他提出了著名的“铁施肥”假说。

这话怎么来的呢?

众所周知,现在全球气候变暖,就是因为人类活动,排出了过量的温室气体,主要是二氧化碳。

二氧化碳的保温性能好,让我们的地球散热能力变差,所以我们的全球温度在异常地升高。

而植物又能进行光合作用,吸收二氧化碳,产出氧气。

除了陆地上的各类植物外,占据地球 71%面积的海洋中,有大量微藻,也可以进行光合作用。

微藻吸收二氧化碳,释放氧气和产生能量

有天才脑门一拍——

如果我让海洋中的微藻数量大大滴增多,那岂不是就能吸收二氧化碳,延缓甚至逆转全球变暖了?

想让海洋微藻数量增多,就得让它们吃得好。

早年间,一些学者带入了陆地农业的思维,认为部分海域缺乏氮和磷,所以微藻数量少。

后来的研究打了这批人的脸——

海洋中存在不少氮磷丰富的区域,足够微藻们开自助,但就是没有多少微藻。

这些区域,被称作高营养低叶绿素区(HNLC,High-Nutrient, Low-Chlorophyll Regions)。

HNLC 区有个共同点,高氮、高磷、但缺铁。

没错,真正限制海洋藻类规模的,是铁。

海洋微藻们,以光合作用自给自足。

光合作用的电子传递链里,几乎所有关键复合物,都必须以铁为核心。

但不巧的是,铁在如今的海洋中极为匮乏。

太平洋中心这种不毛之地,就是因为微藻“吃不饱铁”,所以“长不起来”。

因此,如果想让海洋微藻繁荣昌盛,就得给它们喂铁。

所以,雨姐常说“带派不老铁”,其实是呼吁大家给海洋微藻喂铁。

她真的,我哭死。

说正经的。

这个喂铁的过程,学术上叫做「海洋铁施肥(Ocean Iron Fertilization)」”,提出者就是上面说到的约翰 · 马丁。

顺便一提,铁施肥增多的微藻,还可以成为鱼类的美食,有助于恢复鱼类种群,为其他海洋生物、人类提供食物。

真 · 施肥。

说到这里,有人该问了,这跟「把全世界的粪便集中到太平洋中心」,有什么关心?

诶,您说巧不巧,太平洋中心刚好是 HNLC 区。

也就是高氮、高磷,但缺铁:

粪便里虽说铁含量不高,但其中大量有机物是铁配体,可以与海洋中的游离铁进行螯合。

也就是说,把海水中的铁“抓住”,变成微藻可以利用的状态。

自约翰 · 马丁提出铁施肥至今,人类已经进行了 13 次铁施肥,用的都是成本较低的硫酸亚铁。

以 2004 年在南极进行的一次铁施肥为例,研究者成功让硅藻大规模爆发,吸收了大量二氧化碳,并且被固定下来的碳随着硅藻死亡一起沉降到了海底。

人类历史上 13 次铁施肥

受限于成本(海洋实在太大了),我们目前的铁施肥处于能看到效果,但效果有限的境地。

学者们普遍认为,需要更大、更久的铁施肥,来进一步验证铁施肥假说:

嗐,您说巧不巧,学者想睡觉,我们来枕头。

把全世界的粪便集中到太平洋中心,就是进行一场史上最大规模铁施肥。

相当于我们手动引发一场全球最大海洋微藻爆发,让它们猛吸一波二氧化碳。

这样做可能的结果是怎样的呢?

首先吧,全世界粪便集中在一起,能在太平洋引发一场史诗级的藻类大爆发。

这些微藻大量吸收二氧化碳,死后还把碳拖入海底,指定能明显观测到大气二氧化碳浓度降低。

但与单纯地投铁不同,粪便本身还富有其他营养元素,给这片海域里的所有微生物开自助,包括分解者。

这片集中的藻类死亡带及有机物带,在被分解者耗氧分解时,反而会消耗更多氧气。

形成一片空前的海洋缺氧区,让深陷其中的生物通通窒息。

极端情况下,低氧环境下,硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,简称 SRB)等厌氧菌有可能成为绝对的优势菌,它们会用用硫酸盐代替氧气进行呼吸。

这个过程,会产生有毒的硫化氢:

那么,海洋缺氧 + 硫酸盐还原菌统治海洋 + 海洋中大量硫化氢 + 硫化氢进入大气,地球上有没有过这样的日子呢?

有的朋友,有的,二叠纪末大灭绝,地球上最大规模的灭绝,原理一模一样。

我们相当于,手动把正常含氧海域,压缩进了二叠纪末大灭绝的早期阶段。

好在,由于全世界粪便相比无垠的海洋,这场“粪色灾难”能造成的影响其实有限,并不会波及全球。

但不妨碍,这听起来很有趣...

吗?

以上

参考内容:

Martin J H. Glacial‐interglacial CO2 change: The iron hypothesis[J]. Paleoceanography, 1990, 5(1): 1-13.

Liu, L. M., Sun, C. Y., Xi, Y. C., Lu, X. H., Yong, C. W., Li, S. Q., ... & Jiang, H. B. (2024). A global transcriptional activator involved in the iron homeostasis in cyanobacteria.Science Advances,10(27), eadl6428.

Smetacek, V., Klaas, C., Strass, V. et al. Deep carbon export from a Southern Ocean iron-fertilized diatom bloom. Nature 487, 313–319 (2012). doi.org/10.1038/nature1