Wetenschappers ontdekten dat ijzer uit woestijnzand niet meteen geschikt is voor opname door zeeorganismen. Het moet eerst een lange weg afleggen.

Je hebt het misschien weleens meegemaakt: je auto die onder een laagje zand lag. Dat was dan afkomstig van duizenden kilometers verderop: de Saharawoestijn in Noord-Afrika. Wanneer de wind net goed staat, komen de stofdeeltjes zo af en toe onze kant op gewaaid.

Maar wist je dat het ijzer uit dat Saharazand heel goed is voor het leven in de zee? Wetenschappers van onder meer de University of California, Riverside, ontdekten daar nu meer over, zo publiceren ze in het vaktijdschrift Frontiers in Marine Science.

Lees ook:

• Picture Perfect: alienwereld of de Sahara?
• Rotskunst van koeien wijst erop dat de Sahara ooit groen was
• Kunnen we de Sahara onder water laten lopen?

Essentieel mineraal

IJzer is een essentieel mineraal voor dieren en planten. Het wordt gebruikt voor de ademhaling, voor de aanmaak van bloed en het is nodig voor DNA-synthese. Maar ook voor fotosynthese, het proces waarbij koolstofdioxide wordt opgenomen en zuurstof ontstaat. In de zee staat vooral fytoplankton hier bekend om. Het plantje is daarom een grootverbruiker van ijzer.

Helaas is ijzer niet altijd heel goed voorradig in de oceanen. Het zeeleven is afhankelijk van de aanvoer van het mineraal uit rivieren, smeltend gletsjers, vulkanische activiteit, maar vooral: de wind.

Biobeschikbaarheid

Het makkelijkst voor het zeeleven zijn ijzerdeeltjes die zijn opgelost in water. In deze vorm is ijzer biobeschikbaar, dat wil zeggen: het kan goed worden opgenomen in de cellen. Maar vaak zit ijzer vast in moleculen en is dan niet biobeschikbaar.

Saharazand bevat vooral de niet-biobeschikbare vorm van ijzer. De onderzoekers, onder leiding van Timothy Lyons, wilden weten in hoeverre het ijzer uit Saharazand dat beland in de Atlantische oceaan via de westwaartse winden tóch op een bepaald moment biobeschikbaar wordt.

Sahara Corridor

Het team gebruikte voor hun onderzoek monsters uit vier boorkernen van de bodem van de Atlantische Oceaan op verschillende afstanden vanaf de zogenoemde Sahara-Sahel Dust Corridor. Dat is een gebied tussen Mauritanië en Tsjaad dat bekend staat als grootleverancier van stofgebonden ijzer.

De twee het dichtst bij de Corridor gelegen monsters kwamen van 200 en 500 kilometer afstand van Mauritanië. Een kwam vanaf het midden van de Atlantische Oceaan en een werd genomen op 500 kilometer ten oosten van Florida en lag het verst vanaf de Sahara.

Processen in de zeebodem

Lyons en collega’s maten de samenstelling van het ijzer in de bodemmonsters. Dat wees al direct uit dat het inderdaad om ijzer uit de Sahara ging. Vervolgens lieten de onderzoekers er allerlei chemische reacties op los om te zijn in welke vorm het ijzer zich bevond.

Het ijzer gebonden in moleculen ijzercarbonaat, hematiet, magnetiet en pyriet is weliswaar niet biobeschikbaar, maar moet dat ooit wel zijn geweest. Geochemische processen in de zeebodem hebben het waarschijnlijk omgevormd. Hoe meer van dit soort moleculen je vindt, hoe bioactiever het ijzer in het water moet zijn geweest.

Hoe verder, hoe beter

De resultaten dan. Het aandeel (vroeger) biobeschikbaar ijzer lag een stuk lager in de twee meest west gelegen boorkernen dan de twee die het dichtst bij de Sahara lagen. Je moet hierbij even omdenken, want hoe mínder (vroeger) biobeschikbaar ijzer, hoe méér is opgebruikt door het fytoplankton toentertijd.

Oftewel: hoe verder het Saharazand reist, hoe meer biobeschikbaar ijzer er ontstond en hoe meer het zeeleven er de vruchten van kon plukken. Vooral het westen van de Atlantische Oceaan trok dus aan het langste eind.

Enthousiast

Deze ontdekking kan volgens Lyons en zijn team maar één ding betekenen: het ijzer wordt via chemische processen in de atmosfeer omgezet in de biobeschikbare (oplosbare) vorm. Hoe langer de reis van het Saharazand, hoe meer dit plaatsvindt.

“Ik ben erg enthousiast over dit onderzoek”, vertelt mariene geoloog en woestijnzand-expert Jan-Berend Stuut van het Nederlands Instituut voor Zeeonderzoek (NIOZ). “Ze tonen hier aan dat de biobeschikbaarheid van ijzer-uit-stof toeneemt met de afstand die het door de lucht aflegt. En ik geloof dat meteen.”

Regen aan de westkant

Zelf werkt Stuut met zijn team ook in het gebied, maar dan vooral met recenter materiaal. “Deze nieuwe studie ondersteunt prima onze eigen resultaten; wij zien ook dat het voedsel dat in Saharastof zit het fytoplankton aan de westkant van de Atlantische Oceaan beter weet te voeden dan aan de oostkant. Wij denken inderdaad dat dat komt door atmosferische processen, zoals ook deze onderzoekers benoemen.”

Maar om wat voor processen gaat het dan precies? “Ik zie vooral de invloed van regen, wat aan de westkant van de grote plas vaker voorkomt”, legt Stuut uit. “En bij de vorming van regendruppels vinden allerlei chemische reacties plaats die maken dat ijzer (en fosfor, een ander belangrijk mineraal voor fytoplankton) beter beschikbaar wordt voor het zeeleven.”

Verschil in korrelgrootte?

Wat Stuut wel gek vindt, is dat de onderzoekers geen veranderingen in de korrelgrootte van het woestijnstof waarnemen. “Wij zien juist enorme verschillen, met (veel) grotere stofkorrels aan de oostkant en juist fijnere aan de westkant. Dat is precies wat je verwacht: hoe verder wind-afwaarts, hoe meer grote korrels door de zwaartekracht wegvallen en alleen de kleinere overblijven.”

Hoe dan ook, Stuut noemt de nieuwe studie “in ieder geval weer een puzzelstukje in deze grote puzzel” en hoopt dat het meer onderzoekers aanzet om bodemmonsters te analyseren op biobeschikbaarheid, bijvoorbeeld uit de meer zuidelijker gelegen regio’s van de Atlantische Oceaan.

Bronnen: Frontiers in Marine Science, Frontiers via EurekAlert!

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!