An iron cycle cascade governs the response of equatorial Pacific ecosystems to climate change
In: ISSN: 1354-1013, 2020
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International audience ; Earth System Models project that global climate change will reduce ocean net pri-mary production (NPP), upper trophic level biota biomass and potential fisheries catches in the future, especially in the eastern equatorial Pacific. However, projec-tions from Earth System Models are undermined by poorly constrained assumptions regarding the biological cycling of iron, which is the main limiting resource for NPP over large parts of the ocean. In this study, we show that the climate change trends in NPP and the biomass of upper trophic levels are strongly affected by modifying assumptions associated with phytoplankton iron uptake. Using a suite of model ex-periments, we find 21st century climate change impacts on regional NPP range from −12.3% to +2.4% under a high emissions climate change scenario. This wide range arises from variations in the efficiency of iron retention in the upper ocean in the eastern equatorial Pacific across different scenarios of biological iron uptake, which affect the strength of regional iron limitation. Those scenarios where nitrogen limita-tion replaced iron limitation showed the largest projected NPP declines, while those where iron limitation was more resilient displayed little future change. All model sce-narios have similar skill in reproducing past inter-annual variations in regional ocean NPP, largely due to limited change in the historical period. Ultimately, projections of end of century upper trophic level biomass change are altered by 50%–80% across all plausible scenarios. Overall, we find that uncertainties in the biological iron cycle cas-cade through open ocean pelagic ecosystems, from plankton to fish, affecting their evolution under climate change. This highlights additional challenges to developing effective conservation and fisheries management policies under climate change.
Titel: |
An iron cycle cascade governs the response of equatorial Pacific ecosystems to climate change
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Autor/in / Beteiligte Person: | Tagliabue, Alessandro ; Barrier, Nicolas ; Du Pontavice, Hubert ; Kwiatkowski, Lester ; Aumont, Olivier ; Bopp, Laurent ; Cheung, William ; Gascuel, Didier ; University of Liverpool ; MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC) ; Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Écologie et santé des écosystèmes (ESE) ; Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-INSTITUT AGRO Agrocampus Ouest ; Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro) ; The UWA Oceans Institute ; Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ) ; Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) ; Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) ; École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité) ; Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD) ; Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL) ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL) ; ANR-18-ERC2-0001,CONVINCE,Contraindre la réponse de la biogéochimie marine au changement climatique(2018) |
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Zeitschrift: | ISSN: 1354-1013, 2020 |
Veröffentlichung: | HAL CCSD ; Wiley, 2020 |
Medientyp: | academicJournal |
ISSN: | 1354-1013 |
DOI: | 10.1111/gcb.15316 |
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