Forskare upptäcker nya fakta om färgat organiskt material i djuphavet

May 26, 2017 Picocyanobakterier har visat sig vara den största orsaken till det

Ungefär hälften av atmosfärens koldioxid fixeras av havets växtplankton, främst picocyanobakterier, genom fotosyntes.

Picocyanobakterier är encelliga mikroorganismer som är brett spridda i sötvatten och marina miljöer. En stor del av det biologiskt fixerade kolet bildas av dessa växtplankton vid havsytan och transporteras sedan till djuphavet. Men det är fortfarande oklart hur färgat löst organiskt material (som härrör från växtavfall på land eller till havs) hamnar i djuphavet.

"Vi är fortfarande i början av att förstå den marina kolcykeln", säger Michael Gonsior, kemist vid University of Maryland Center for Environmental Science (UMCES). Han tillade att källorna till specifika kemikalier i havet ännu inte var väl definierade eftersom det var ett stort och komplext system.

I djuphavet visar upplöst organiskt material en fluorescenssignal som liknar den humusliknande fluorescens som finns i en flod eller bäck. Många forskare har antagit att detta material är härlett från floder och bäckar som för den från land och ut i havet. Det finns dock växande bevis för att det finns marina källor till detta material, vilket kan förklara majoriteten av detta färgade material som finns i djuphavet.

UMCES-forskare Gonsior och Feng Chen tog det första steget i att karakterisera det organiska materialet som frigörs från marina picocyanobakterier.

"Vår ursprungliga plan var att förstå ödet för organiskt kol som frigörs från viral lysis av picocyanobakterier", säger Chen, en molekylärbiolog.

För första gången har de visat att odlade picocyanobakterier – Synechococcus och Prochlorococcus – frigör fluorescerande komponenter som nära matchar dessa typiska fluorescerande signaler som finns i oceaniska miljöer.

Både Synechococus och Prochlorocccos är de mest rikligt med kolfixare i havet. Det förutspås att picocyanobakterier, som föredrar varmare temperaturer, kan öka med 10 till 20 procent i slutet av århundradet om havsuppvärmningen fortsätter.

"När du seglar på det blå havet, arbetar många picocyanbakterier där. De förvandlar koldioxid till organiskt kol och är troligen ansvariga för en del av den djupa havets färg som kommer från organiskt material," sa Gonsior.

Gonsior och Chen studerade stammen av Synechococus och snubblade över upptäckten. De planerade att mäta ödet för löst organiskt material genom att undersöka den molekylära sammansättningen med hjälp av toppmodern masspektrometri utförd i samarbete med professor Philippe Schmitt-Kopplin vid Helmholtz Center for Environmental Health i München, Tyskland.

Många biologiska föreningar lyser när de exciteras med ljus. Gonsior genomförde optiska analyser som mätte absorbansen och fluorescensen.

"När jag såg de första fluorescensmätningarna av dessa prover var det mycket tydligt vad som pågick. Vi fann att de picocyanobakterierna frigjorde fluorescerande organiskt material, som efterliknar det vi ser i både djuphavet, men även i floder och bäckar", sa Gonsior.

"För mig är det här spännande eftersom du har så rikligt med fotosyntetiska cyanobakterier i havet. Vi har vetat det länge men ingen skapade en koppling mellan picocyanobakterier och fluorescerande löst organiskt material", sa Chen.

Informationskälla