La fertilización oceánica con minerales ricos en nutrientes —hierro sobre todo, y en menor medida nitrógeno o fósforo— despierta recelo por lo desconocido, pero la ciencia lleva décadas documentando lo que ocurre cuando aguas pobres en nutrientes reciben un aporte súbito de minerales. Volcanes, tormentas de polvo, incendios, icebergs y fuentes hidrotermales submarinas actúan como experimentos naturales a escala planetaria. Veinte años de satélites midiendo el color del océano y campañas oceanográficas han producido un registro robusto y creciente de relaciones causa-efecto.
Uno de los casos más detallados procede de las fuentes hidrotermales poco profundas de Tonga-Kermadec, en el Pacífico sur subtropical. Una campaña de 2019 confirmó que los venteos alimentan con hierro una zona del tamaño de Alemania, donde bacterias fijadoras de nitrógeno crecen entre dos y ocho veces más rápido que en aguas circundantes y exportan al océano profundo entre dos y tres veces más carbono. Estudios posteriores cartografiaron los picos de hierro, siguieron la respuesta del plancton célula a célula y demostraron que, en ciertas estaciones, casi toda la producción biológica regional depende del hierro de los venteos.
Las tormentas de polvo ofrecen la prueba más clara a escala hemisférica: el polvo del Sahara sobre el Atlántico, del Gobi sobre el Pacífico norte, de Patagonia sobre el océano Austral y del sur de África hasta Madagascar generan blooms de fitoplancton en una o dos semanas. Datos de flotadores robóticos muestran que el polvo sostiene actualmente alrededor de un tercio de la producción vegetal del océano Austral, proporción que ascendió a dos tercios durante la última glaciación. Las erupciones volcánicas —Kasatochi en 2008, Eyjafjallajökull en 2010, Kīlauea en 2018, así como volcanes japoneses y de las Marianas— han producido blooms enormes y han permitido medir en laboratorio cuánto hierro libera cada tipo de ceniza. Los incendios australianos de 2019-2020 cerraron el ciclo: cenizas ricas en hierro arrastradas sobre el océano Austral generaron un bloom visible por satélite. La relación entre adición de nutrientes y productividad primaria es una de las mejor caracterizadas en oceanografía.