يكتشف العلماء حقائق جديدة حول المادة العضوية الملونة في أعماق المحيطات

May 26, 2017 وقد وجد أن بكتيريا بيكوسيانوبكتيريا هي السبب الرئيسي لذلك.

يتم تثبيت حوالي نصف ثاني أكسيد الكربون الموجود في الغلاف الجوي عن طريق المحيطات العوالق النباتية، وخاصة البكتيريا البيكوسيانية، من خلال عملية التمثيل الضوئي.

البيكوسيانوبكتريا هي كائنات دقيقة وحيدة الخلية يتم توزيعها على نطاق واسع في المياه العذبة والبيئات البحرية. يتشكل جزء كبير من الكربون الثابت بيولوجيًا بواسطة هذه العوالق النباتية على سطح البحر ثم يتم نقله إلى أعماق المحيط. ولكن لا يزال من غير الواضح كيف تنتهي المواد العضوية الذائبة الملونة (التي تنشأ من مخلفات النباتات على الأرض أو في البحر) في أعماق المحيطات. وقال مايكل جونسيور، الكيميائي في مركز جامعة ميريلاند للعلوم البيئية (UMCES): "ما زلنا في بداية فهم دورة الكربون البحرية". وأضاف أن مصادر مواد كيميائية محددة في المحيطات لم يتم تحديدها بشكل جيد بعد، حيث أنها نظام واسع ومعقد.

في أعماق المحيطات، تعرض المادة العضوية الذائبة إشارة فلورية مشابهة للفلورية الشبيهة بالدبالية الموجودة في النهر أو الجدول. وقد افترض العديد من العلماء أن هذه المادة مشتقة من الأنهار والجداول التي تحملها من الأرض إلى المحيط. ومع ذلك، هناك أدلة متزايدة على وجود مصادر بحرية لهذه المادة، وهو ما قد يفسر وجود غالبية هذه المادة الملونة في أعماق المحيط.

اتخذ باحثا جامعة UMCES، جونسيور وفنج تشين، الخطوة الأولى في تحديد خصائص المادة العضوية المنبعثة من بكتيريا بيكوسيانوبكتيريا البحرية. وقال تشين، عالم الأحياء الجزيئية: "كانت خطتنا الأصلية هي فهم مصير الكربون العضوي المنطلق من التحلل الفيروسي لبكتيريا بيكوسيانوبكتيريا".

لأول مرة، أظهروا أن بكتيريا بيكوسيانوبكتيريا المستنبتة - سينيكوكوكوس وبروكلوروكوككوس - تطلق مكونات فلورية تتطابق بشكل وثيق مع إشارات الفلورسنت النموذجية الموجودة في البيئات المحيطية.

يعد كل من سينيكوكوكوس وبروكلوروكوكوس أكثر مثبتات الكربون الوفيرة في المحيط. ومن المتوقع أن تزيد نسبة البكتيريا البيكوسيانية، التي تفضل درجات الحرارة الأكثر دفئا، بنسبة 10 إلى 20 في المائة بحلول نهاية القرن إذا استمر ارتفاع درجة حرارة المحيطات. وقال غونسيور: "عندما تبحر في المحيط الأزرق، تعمل هناك الكثير من بكتيريا البيكوسيان. فهي تحول ثاني أكسيد الكربون إلى كربون عضوي ومن المحتمل أن تكون مسؤولة عن بعض ألوان المحيط العميقة القادمة من المواد العضوية".

درس جونسيور وتشين سلالة Synechococus وعثرا على هذا الاكتشاف. لقد خططوا لقياس مصير المادة العضوية الذائبة من خلال فحص التركيب الجزيئي باستخدام أحدث أجهزة قياس الطيف الكتلي التي تم إجراؤها بالتعاون مع البروفيسور فيليب شميت كوبلين في مركز هيلمهولتز للصحة البيئية في ميونيخ، ألمانيا.

تتوهج العديد من المركبات البيولوجية عندما تثار بالضوء. أجرى جونسيور تحليلات بصرية لقياس الامتصاصية والتألق.

"عندما رأيت قياسات التألق الأولى لهذه العينات، كان واضحًا جدًا ما يحدث. لقد وجدنا أن تلك البكتيريا الزرقاء كانت تطلق مادة عضوية فلورية، وهو ما يحاكي ما نراه في أعماق المحيطات، ولكن قال جونسيور أيضًا في الأنهار والجداول. قال تشين: "بالنسبة لي، هذا أمر مثير لأنه يوجد وفرة من البكتيريا الزرقاء التي تقوم بالتمثيل الضوئي في المحيط. لقد عرفنا ذلك منذ فترة طويلة ولكن لم يقم أحد بالربط بين البكتيريا الزرقاء والمواد العضوية الذائبة الفلورية".

مصدر المعلومات