A Dole -effektus a 18 O nehéz izotóp (közönséges, stabilabb oxigénatom két további neutronnal ) megnövekedett tartalma a légkörben a tengervízhez képest, annak könnyebb és kevésbé stabil 16 O izotópjához képest. Általában az arány 18 O / 16 O, a mintában lévő izotóp aláírás eltéréseként van kifejezve a standard aláírásához viszonyítva, ppm-ben kifejezve, és δ 18 O -val jelöljük . A hatást Malcolm Dole amerikai kémikusról nevezték el . 1935-ben [1] [2] megállapították, hogy a levegő több mint 18 O-t tartalmazott a tengervízben; egy mennyiségi becslés 1975-ben 23,5 ‰ eredményt adott [3] , de 2005-ben az értéket 23,88 ‰-re finomították [4] . Az egyensúlyhiány túlnyomórészt a növények és állatok légzése következtében lép fel . Az izotópreakciók termodinamikája miatt [5] a könnyebb, tehát reaktívabb 16 O-t előnyösen légzésre használjuk, ami növeli a 18 O relatív térfogatát a légkörben.
A víz és a levegő izotóp-összetételének egyenlőtlenségét a fotoszintézis egyensúlyozza ki , amely a könnyebb 16 O-t visszajuttatja a légkörbe. A fotoszintézis eredményeként ugyanolyan izotóp összetételű (vagyis 18 O és 16 O közötti arányú) oxigén szabadul fel, mint a vízoxidáló komplex által használt vízben (H 2 O) [6] , összetétele nem függ a légköri izotóp aránytól. Így kellően magas , 18 O-os légköri szinten a fotoszintézis kiegyensúlyozó tényezőként fog működni. A frakcionálás mértékét (vagyis az izotóparány változását) azonban nem csak a fotoszintézis biztosítja. Frakcionálódás történhet a H 2 16 O - könnyű oxigénizotópokat hordozó víz túlnyomórészt elpárolgása, valamint egyéb apró, de jelentős folyamatok eredményeként is.
Mivel a párolgás miatt az óceáni és a szárazföldi vizek 18 O / 16 O aránya eltérő, a Dole-effektus felhasználható a fotoszintézis intenzitásának megítélésére édesvízi és tengeri tározókban [7] . Az összes földi fotoszintézis teljes leállítása –2-3‰-kal eltolná a Dole-effektus mértékét a jelenlegi 23,8‰ értékről.
A jégmagokból nyert adatok alapján a légköri 18 O / 16 O arány stabilitása (0,5 ‰-on belül) van a felszíni tengervizekben a 18 O / 16 O-hoz viszonyítva az utolsó interglaciális ( az elmúlt 130 000 év) óta. Ez arra utal, hogy ebben az időszakban a szárazföldi és tengeri fotoszintézis termelékenysége szinkronban változott.
A Dole-effektus ezer éves időtartamú változásai az Atlanti-óceán északi részén az elmúlt 60 ezer év során bekövetkezett éles éghajlatváltozáshoz kapcsolódnak [8] . A szinteres képeken a Dole-effektus δ 18 O- val való nagyfokú korrelációja monszunos csapadékra utal, ami feltehetően az alacsony szélességi fokon élő szárazföldi növények termőképességének megváltozása miatt következett be. A hatás változásának orbitális skáláját 20-100 ezer éves periódusok jellemzik. n., és jól korrelál a Föld keringési excentricitásával és precessziójával, de nem pályájának dőlésszögével [9] .
A Dole-effektus indikátorként is használható tengervízben, kis kémiai eltérésekkel a víz diszkrét "részeinek" azonosítására és korának kiszámítására szolgál.