Forskere opdager nye fakta om farvet organisk stof i dybhavet

May 26, 2017 Picocyanobakterier fundet at være hovedårsagen til det

Omkring halvdelen af ​​atmosfærisk kuldioxid er fikseret af havets fytoplankton, hovedsageligt picocyanobakterier, gennem fotosyntese.

Picocyanobakterier er encellede mikroorganismer, der er vidt udbredt i ferskvands- og havmiljøer. En stor del af det biologisk fikserede kulstof dannes af disse fytoplankton ved havoverfladen og transporteres derefter til det dybe hav. Men det er stadig uklart, hvordan farvet opløst organisk stof (som stammer fra planteaffald på land eller til vands) ender i det dybe hav.

"Vi er stadig i begyndelsen af ​​at forstå det marine kulstofkredsløb," sagde Michael Gonsior, kemiker ved University of Maryland Center for Environmental Science (UMCES). Han tilføjede, at kilderne til specifikke kemikalier i havet endnu ikke var veldefineret, da det var et stort og komplekst system.

I det dybe hav viser opløst organisk materiale et fluorescenssignal, der ligner den humuslignende fluorescens, der findes i en flod eller å. Mange videnskabsmænd har antaget, at dette materiale er afledt fra floder og vandløb, der fører det væk fra landet og ud i havet. Der er dog voksende beviser for, at der er marine kilder til dette materiale, hvilket kan forklare størstedelen af ​​dette farvede materiale, der findes i det dybe hav.

UMCES-forskerne Gonsior og Feng Chen tog det første skridt i at karakterisere det organiske stof, der frigives fra marine picocyanobakterier.

"Vores oprindelige plan var at forstå skæbnen for organisk kulstof frigivet fra viral lysis af picocyanobakterier," sagde Chen, en molekylærbiolog.

For første gang har de vist, at dyrkede picocyanobakterier – Synechococcus og Prochlorococcus – frigiver fluorescerende komponenter, der nøje matcher disse typiske fluorescerende signaler, der findes i oceaniske miljøer.

Både Synechococus og Prochlorocccos er de mest rigelige kulstoffiksere i havet. Det forudsiges, at picocyanobakterier, som foretrækker varmere temperaturer, kan stige med 10 til 20 procent i slutningen af ​​århundredet, hvis havopvarmningen fortsætter.

"Når du sejler på det blå hav, arbejder en masse picocyanbakterier der. De omdanner kuldioxid til organisk kulstof og er sandsynligvis ansvarlige for nogle af de dybe havfarver, der kommer fra organisk materiale," sagde Gonsior.

Gonsior og Chen studerede stammen af ​​Synechococus og faldt over opdagelsen. De planlagde at måle skæbnen for opløst organisk stof ved at undersøge den molekylære sammensætning ved hjælp af state-of-the-art massespektrometri udført i samarbejde med professor Philippe Schmitt-Kopplin ved Helmholtz Center for Environmental Health i München, Tyskland.

Mange biologiske forbindelser gløder, når de ophidses med lys. Gonsior udførte optiske analyser, der målte absorbansen og fluorescensen.

"Da jeg så de første fluorescensmålinger af disse prøver, var det meget tydeligt, hvad der foregik. Vi fandt ud af, at de picocyanobakterier frigav fluorescerende organisk materiale, som efterligner det, vi ser i både det dybe hav, men også i floder og vandløb," sagde Gonsior.

"For mig er dette spændende, fordi du har så rigelige fotosyntetiske cyanobakterier i havet. Vi har vidst det længe, ​​men ingen skabte en forbindelse mellem picocyanobakterier og fluorescerende opløst organisk materiale," sagde Chen.

Kilde til information