Naukowcy odkrywają nowe fakty dotyczące kolorowej materii organicznej w głębokim oceanie

May 26, 2017 Picocyjanobakterie główną przyczyną

Około połowa atmosferycznego dwutlenku węgla jest wiązana przez oceaniczny fitoplankton, głównie przez fitoplankton oceaniczny, głównie przez pikocyjanobakterie, w procesie fotosyntezy.

Pikocyjanobakterie to jednokomórkowe mikroorganizmy, które są szeroko rozpowszechnione w środowiskach słodkowodnych i morskich. Duża część biologicznie związanego węgla jest tworzona przez ten fitoplankton na powierzchni morza, a następnie transportowana do głębokiego oceanu. Jednak nadal nie jest jasne, w jaki sposób zabarwiona rozpuszczona materia organiczna (pochodząca z detrytusu roślinnego na lądzie lub w morzu) trafia do głębokiego oceanu.

"Wciąż jesteśmy na początku zrozumienia morskiego cyklu węglowego" - powiedział Michael Gonsior, chemik z University of Maryland Center for Environmental Science (UMCES). Dodał, że źródła określonych substancji chemicznych w oceanie nie zostały jeszcze dobrze zdefiniowane, ponieważ jest to rozległy i złożony system.

W głębokim oceanie rozpuszczona materia organiczna wykazuje sygnał fluorescencji podobny do fluorescencji humusowej występującej w rzece lub strumieniu. Wielu naukowców postawiło hipotezę, że materiał ten pochodzi z rzek i strumieni, które przenoszą go z lądu do oceanu. Istnieje jednak coraz więcej dowodów na to, że istnieją morskie źródła tego materiału, co może wyjaśniać większość tego kolorowego materiału znalezionego w głębokim oceanie.

Badacze UMCES Gonsior i Feng Chen zrobili pierwszy krok w charakteryzowaniu materii organicznej uwalnianej z morskich pikocyjanobakterii.

"Naszym pierwotnym planem było zrozumienie losu węgla organicznego uwalnianego z wirusowej lizy pikocyjanobakterii" - powiedział Chen, biolog molekularny.

Po raz pierwszy wykazali, że hodowane pikocyjanobakterie - Synechococcus i Prochlorococcus - uwalniają składniki fluorescencyjne, które ściśle odpowiadają typowym sygnałom fluorescencyjnym występującym w środowiskach oceanicznych.

Zarówno Synechococus, jak i Prochlorocccos są najliczniejszymi wiązaczami węgla w oceanie. Przewiduje się, że liczba pikocyjanobakterii, które preferują cieplejsze temperatury, może wzrosnąć o 10 do 20 procent do końca stulecia, jeśli ocieplenie oceanów będzie postępować.

"Kiedy pływasz po błękitnym oceanie, pracuje tam wiele pikocyjanobakterii. Zamieniają one dwutlenek węgla w węgiel organiczny i są prawdopodobnie odpowiedzialne za część koloru głębokiego oceanu pochodzącego z materii organicznej" - powiedział Gonsior.

Gonsior i Chen badali szczep Synechococus i natknęli się na odkrycie. Planowali zmierzyć los rozpuszczonej materii organicznej, badając jej skład molekularny przy użyciu najnowocześniejszej spektrometrii masowej we współpracy z profesorem Philippe Schmitt-Kopplinem z Centrum Zdrowia Środowiskowego Helmholtza w Monachium w Niemczech.

Wiele związków biologicznych świeci po wzbudzeniu światłem. Gonsior przeprowadził analizy optyczne, które mierzyły absorbancję i fluorescencję.

"Kiedy zobaczyłem pierwsze pomiary fluorescencji tych próbek, stało się jasne, co się dzieje. Okazało się, że te pikocyjanobakterie uwalniają fluorescencyjną materię organiczną, która naśladuje to, co widzimy zarówno w głębokim oceanie, jak i w rzekach i strumieniach" - powiedział Gonsior.

"Dla mnie jest to ekscytujące, ponieważ masz tak obfite fotosyntetyzujące cyjanobakterie w oceanie. Wiedzieliśmy o tym od dawna, ale nikt nie powiązał pikocyjanobakterii z fluorescencyjną rozpuszczoną materią organiczną" - powiedział Chen.

Źródło informacji