El efecto Dole es un mayor contenido del isótopo pesado 18 O (un átomo de oxígeno ordinario más estable con dos neutrones adicionales ) en la atmósfera en comparación con el agua de mar, en relación con su isótopo 16 O más ligero y menos estable. Por lo general, la relación 18 O / 16 O, se expresa como la desviación de la firma isotópica en la muestra con respecto a la firma del estándar, expresada en ppm, y se denota como δ 18 O . El efecto lleva el nombre del químico estadounidense Malcolm Dole . En 1935 [1] [2] se descubrió que el aire contenía más de 18 O qué en el agua de mar; una estimación cuantitativa en 1975 dio un resultado de 23,5 ‰ [3] , pero en 2005 el valor se refinó a 23,88 ‰ [4] . El desequilibrio ocurre predominantemente como resultado de la respiración de plantas y animales . Debido a la termodinámica de las reacciones isotópicas [5] , el 16 O más ligero, y por lo tanto más reactivo, se utiliza preferentemente para la respiración, lo que aumenta el volumen relativo de 18 O en la atmósfera.
La desigualdad en la composición isotópica del agua y el aire se equilibra con la fotosíntesis , que devuelve el 16 O más ligero a la atmósfera. Como resultado de la fotosíntesis, se libera oxígeno de la misma composición isotópica (es decir, con la misma relación entre 18 O y 16 O) que en el agua (H 2 O) utilizada por el complejo oxidante del agua [6] , y su la composición no depende de la proporción de isótopos atmosféricos. Por lo tanto, a un nivel atmosférico suficientemente alto de 18 O, la fotosíntesis actuará como un factor de equilibrio. Sin embargo, el grado de fraccionamiento (es decir, el cambio en la proporción de isótopos) no solo lo proporciona la fotosíntesis. El fraccionamiento también puede ocurrir como resultado de la evaporación predominante de H 2 16 O, agua que transporta isótopos ligeros de oxígeno, así como otros procesos pequeños pero significativos.
Dado que, debido a la evaporación, las aguas oceánicas y terrestres tienen una proporción diferente de 18 O/ 16 O, el efecto Dole se puede utilizar para juzgar la intensidad de la fotosíntesis en los embalses de agua dulce y marinos [7] . Un cierre completo de toda la fotosíntesis terrestre cambiaría la magnitud del efecto Dole en −2-3‰ de su valor actual de 23,8‰.
Según los datos obtenidos de los núcleos de hielo, existe una estabilidad (dentro del 0,5 ‰) de la proporción de 18 O/ 16 O atmosférico en relación con 18 O/ 16 O en las aguas superficiales del mar desde el último interglacial (últimos 130 000 años). Esto sugiere que durante este período de tiempo, la productividad de la fotosíntesis terrestre y marina cambió sincrónicamente.
Los cambios en el efecto Dole con un período de mil años están asociados con un cambio brusco en el clima en la parte norte del Océano Atlántico durante los últimos 60 mil años [8] . El alto grado de correlación del efecto Dole con δ 18 O en las imágenes sinterizadas es indicativo de la precipitación monzónica, que presumiblemente se debió a un cambio en la productividad de las plantas terrestres de baja latitud. La escala orbital del cambio en el efecto se caracteriza por períodos de 20-100 mil años. n., y se correlaciona bien con la excentricidad orbital y la precesión de la Tierra, pero no con la inclinación de su órbita [9] .
El efecto Dole también se puede usar como indicador en el agua de mar, con ligeras variaciones en la química, se usa para identificar "partes" discretas de agua y calcular su edad.