Wetenschappers ontdekken nieuwe feiten over gekleurd organisch materiaal in de diepe oceaan

May 26, 2017 Picocyanobacteriën blijken er de hoofdoorzaak van

Ruwweg de helft van de kooldioxide in de atmosfeer wordt door fotosynthese vastgelegd door fytoplankton in de oceanen, voornamelijk picocyanobacteriën. fytoplankton, voornamelijk picocyanobacteriën, door middel van fotosynthese.

Picocyanobacteriën zijn eencellige micro-organismen die wijdverspreid zijn in zoetwater- en zeemilieus. Een groot deel van de biologisch gefixeerde koolstof wordt door deze fytoplankton aan het zeeoppervlak gevormd en vervolgens naar de diepe oceaan getransporteerd. Maar het is nog onduidelijk hoe gekleurd opgelost organisch materiaal (dat afkomstig is van plantenresten op het land of in zee) in de diepe oceaan terechtkomt.

"We staan nog aan het begin van het begrijpen van de mariene koolstofcyclus," zei Michael Gonsior, een chemicus aan de University of Maryland Center for Environmental Science (UMCES). Hij voegde eraan toe dat de bronnen van specifieke chemicaliën in de oceaan nog niet goed gedefinieerd zijn, omdat het een enorm en complex systeem is.

In de diepe oceaan vertoont opgelost organisch materiaal een fluorescentiesignaal dat lijkt op de humusachtige fluorescentie in een rivier of beek. Veel wetenschappers hebben verondersteld dat dit materiaal afkomstig is van rivieren en stromen die het van het land naar de oceaan brengen. Er is echter steeds meer bewijs dat er mariene bronnen van dit materiaal zijn, die het grootste deel van dit gekleurde materiaal in de diepe oceaan kunnen verklaren.

UMCES-onderzoekers Gonsior en Feng Chen hebben de eerste stap gezet in het karakteriseren van het organische materiaal dat vrijkomt uit mariene picocyanobacteriën.

"Ons oorspronkelijke plan was om het lot te begrijpen van organische koolstof die vrijkomt uit virale lysis van picocyanobacteriën," zei Chen, een moleculair bioloog.

Voor het eerst hebben ze aangetoond dat gekweekte picocyanobacteriën - Synechococcus en Prochlorococcus - fluorescerende bestanddelen vrijgeven die sterk lijken op de typische fluorescentiesignalen die in oceaanomgevingen worden gevonden.

Zowel Synechococus als Prochlorococcus zijn de meest voorkomende koolstoffixeerders in de oceaan. Er wordt voorspeld dat picocyanobacteriën, die een voorkeur hebben voor warmere temperaturen, tegen het einde van de eeuw met 10 tot 20 procent kunnen zijn toegenomen als de opwarming van de oceaan doorzet.

"Als je op de blauwe oceaan vaart, zijn daar veel picocyanbacteriën aan het werk. Ze zetten koolstofdioxide om in organische koolstof en zijn waarschijnlijk verantwoordelijk voor een deel van de kleur van de diepe oceaan die afkomstig is van organisch materiaal," aldus Gonsior.

Gonsior en Chen bestudeerden de stam van Synechococus en stuitten op de ontdekking. Ze waren van plan om het lot van opgeloste organische stoffen te meten door de moleculaire samenstelling te onderzoeken met behulp van geavanceerde massaspectrometrie, in samenwerking met professor Philippe Schmitt-Kopplin van het Helmholtz Centrum voor Milieuhygiëne in München, Duitsland.

Veel biologische verbindingen gloeien op wanneer ze met licht worden opgewekt. Gonsior voerde optische analyses uit waarbij de absorptie en fluorescentie werden gemeten.

"Toen ik de eerste fluorescentiemetingen van deze monsters zag, was het heel duidelijk wat er aan de hand was. We ontdekten dat de picocyanobacteriën fluorescerende organische stoffen afgaven, wat overeenkomt met wat we zien in de diepe oceaan, maar ook in rivieren en beken," zei Gonsior.

"Voor mij is dit opwindend omdat er zoveel fotosynthetische cyanobacteriën in de oceaan voorkomen. We weten dat al heel lang, maar niemand heeft een verband gelegd tussen picocyanobacteriën en fluorescerende opgeloste organische stoffen," zei Chen.

Informatiebron