Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν νέα στοιχεία για την έγχρωμη οργανική ύλη στα βαθιά ωκεάνια

May 26, 2017 Τα πικοκυανοβακτήρια βρέθηκαν να είναι η κύρια αιτία του

Περίπου το ήμισυ του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας καθορίζεται από τον ωκεανό φυτοπλαγκτόν, κυρίως πικοκυανοβακτήρια, μέσω της φωτοσύνθεσης.

Τα πικοκυανοβακτήρια είναι μονοκύτταροι μικροοργανισμοί που είναι ευρέως διανεμημένοι σε γλυκά νερά και θαλάσσια περιβάλλοντα. Ένα μεγάλο μέρος βιολογικά σταθερού άνθρακα σχηματίζεται από αυτά τα φυτοπλαγκτόν στην επιφάνεια της θάλασσας και στη συνέχεια μεταφέρεται στον βαθύ ωκεανό. Αλλά δεν είναι ακόμα σαφές πώς η έγχρωμη διαλυμένη οργανική ύλη (η οποία προέρχεται από υπολείμματα φυτών στη στεριά ή στη θάλασσα) καταλήγει στα βαθιά ωκεάνια.

"Είμαστε ακόμη στην αρχή της κατανόησης του θαλάσσιου κύκλου άνθρακα", δήλωσε ο Michael Gonsior, χημικός στο Κέντρο Περιβαλλοντικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Maryland (UMCES). Πρόσθεσε ότι οι πηγές συγκεκριμένων χημικών ουσιών στον ωκεανό δεν ήταν ακόμη καλά καθορισμένες καθώς επρόκειτο για ένα τεράστιο και πολύπλοκο σύστημα.

Στο βαθύ ωκεανό, η διαλυμένη οργανική ύλη εμφανίζει ένα σήμα φθορισμού παρόμοιο με τον χουμικό φθορισμό που βρίσκεται σε ένα ποτάμι ή ρέμα. Πολλοί επιστήμονες έχουν υποθέσει ότι αυτό το υλικό προέρχεται από ποτάμια και ρυάκια που το μεταφέρουν από τη στεριά και στον ωκεανό. Ωστόσο, υπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις ότι υπάρχουν θαλάσσιες πηγές αυτού του υλικού, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει την πλειονότητα αυτού του έγχρωμου υλικού που βρίσκεται στα βαθιά του ωκεανού.

Οι ερευνητές του UMCES Gonsior και Feng Chen έκαναν το πρώτο βήμα στον χαρακτηρισμό της οργανικής ύλης που απελευθερώνεται από τα θαλάσσια πικοκυανοβακτήρια.

"Το αρχικό μας σχέδιο ήταν να κατανοήσουμε την τύχη του οργανικού άνθρακα που απελευθερώνεται από την ιική λύση των πικοκυανοβακτηρίων", δήλωσε ο Chen, ένας μοριακός βιολόγος.

Για πρώτη φορά, έδειξαν ότι τα καλλιεργημένα πικοκυανοβακτήρια – Synechococcus και Prochlorococcus – απελευθερώνουν φθορίζοντα συστατικά που ταιριάζουν στενά με αυτά τα τυπικά σήματα φθορισμού που βρίσκονται σε ωκεάνια περιβάλλοντα.

Τόσο ο Synechococus όσο και ο Prochlorocccos είναι τα πιο άφθονα εξαρτήματα στερέωσης άνθρακα στον ωκεανό. Προβλέπεται ότι τα πικοκυανοβακτήρια, που προτιμούν τις θερμότερες θερμοκρασίες, ενδέχεται να αυξηθούν κατά 10 έως 20 τοις εκατό μέχρι το τέλος του αιώνα, εάν συνεχιστεί η θέρμανση των ωκεανών.

"Όταν ταξιδεύετε στον γαλάζιο ωκεανό, πολλά πικοκυανοβακτήρια εργάζονται εκεί. Μετατρέπουν το διοξείδιο του άνθρακα σε οργανικό άνθρακα και πιθανότατα ευθύνονται για μέρος του χρώματος του βαθέως ωκεανού που προέρχεται από οργανική ύλη", είπε ο Gonsior.

Ο Gonsior και ο Chen μελέτησαν το στέλεχος του Synechococus και σκόνταψαν στην ανακάλυψη. Σχεδίασαν να μετρήσουν την τύχη της διαλυμένης οργανικής ύλης εξετάζοντας τη μοριακή σύνθεση χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας αιχμής που πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με τον καθηγητή Philippe Schmitt-Kopplin στο Κέντρο Περιβαλλοντικής Υγείας Helmholtz στο Μόναχο της Γερμανίας.

Πολλές βιολογικές ενώσεις λάμπουν όταν διεγείρονται με φως. Ο Gonsior διεξήγαγε οπτικές αναλύσεις που μέτρησαν την απορρόφηση και τον φθορισμό.

"Όταν είδα τις πρώτες μετρήσεις φθορισμού αυτών των δειγμάτων, ήταν πολύ ξεκάθαρο τι συνέβαινε. Βρήκαμε ότι αυτά τα πικοκυανοβακτήρια απελευθέρωναν φθορίζουσα οργανική ύλη, η οποία μιμείται αυτό που βλέπουμε και στα βαθιά του ωκεανού, αλλά επίσης σε ποτάμια και ρυάκια», είπε ο Γκόνσιορ.

"Για μένα, αυτό είναι συναρπαστικό επειδή έχετε τόσο άφθονα φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια στον ωκεανό. Το γνωρίζαμε για πολύ καιρό, αλλά κανείς δεν έκανε σύνδεση μεταξύ πικοκυανοβακτηρίων και φθορίζουσας διαλυμένης οργανικής ύλης", είπε ο Chen.

Πηγή πληροφοριών