Вчені відкривають нові факти про кольорову органічну речовину в глибинах океану

May 26, 2017 Встановлено, що головною причиною цього є пікоціанобактерії

Близько половини вуглекислого газу в атмосфері фіксується океаном фітопланктон, головним чином пікоціанобактерії, шляхом фотосинтезу.

Пікоціанобактерії — це одноклітинні мікроорганізми, які широко поширені в прісноводних і морських середовищах. Велика частина біологічно фіксованого вуглецю утворюється цим фітопланктоном на поверхні моря, а потім переноситься в глибини океану. Але досі незрозуміло, як кольорова розчинена органічна речовина (яка походить із рослинного детриту на суші чи в морі) потрапляє в глибокий океан.

"Ми все ще знаходимося на початку розуміння морського вуглецевого циклу", - сказав Майкл Гонсіор, хімік Центру екологічних наук Університету Меріленда (UMCES). Він додав, що джерела конкретних хімічних речовин в океані ще не визначені, оскільки це величезна і складна система.

У глибокому океані розчинена органічна речовина демонструє флуоресцентний сигнал, схожий на гуміноподібну флуоресценцію в річці чи струмку. Багато вчених висунули гіпотезу, що цей матеріал є похідним з річок і струмків, які несуть його з суші в океан. Проте з’являється все більше доказів того, що існують морські джерела цього матеріалу, що може пояснити більшість цього кольорового матеріалу, знайденого в глибинах океану.

Дослідники UMCES Гонсіор і Фенг Чен зробили перший крок у описі органічної речовини, що виділяється морськими пікоціанобактеріями.

«Наш початковий план полягав у тому, щоб зрозуміти долю органічного вуглецю, що виділяється внаслідок вірусного лізису пікоціанобактерій», — сказав Чень, молекулярний біолог.

Вперше вони показали, що культивовані пікоціанобактерії – Synechococcus і Prochlorococcus – виділяють флуоресцентні компоненти, які точно відповідають цим типовим флуоресцентним сигналам, виявленим в океанічних середовищах.

І Synechococus, і Prochlorocccos є найбільшими велика кількість фіксаторів вуглецю в океані. Передбачається, що пікоціанобактерії, які віддають перевагу більш високим температурам, можуть збільшитися на 10-20 відсотків до кінця століття, якщо потепління океану продовжиться.

«Коли ви пливете по блакитному океану, там працює багато пікоціанових бактерій. Вони перетворюють вуглекислий газ на органічний вуглець і, ймовірно, відповідальні за певний колір глибин океану, який походить від органічної речовини», — сказав Гонсіор.

Гонсіор і Чен вивчали штам Synechococus і натрапили на відкриття. Вони планували виміряти долю розчиненої органічної речовини шляхом дослідження молекулярного складу за допомогою найсучаснішої мас-спектрометрії, проведеної у співпраці з професором Філіпом Шмітт-Коппліном у Центрі охорони навколишнього середовища Гельмгольца в Мюнхені, Німеччина.

Багато біологічних сполук світяться при збудженні світлом. Gonsior провів оптичний аналіз, який виміряв абсорбцію та флуоресценцію.

"Коли я побачив перші вимірювання флуоресценції цих зразків, було дуже зрозуміло, що відбувається. Ми виявили, що ці пікоціанобактерії виділяють флуоресцентну органічну речовину, яка імітує те, що ми бачимо як у глибокому океані, так і також у річках і струмках", - сказав Гонсіор.

«Для мене це захоплююче, тому що в океані є така велика кількість фотосинтезуючих ціанобактерій. Ми знали це протягом тривалого часу, але ніхто не встановив зв’язку між пікоціанобактеріями та флуоресцентною розчиненою органічною речовиною», — сказав Чень.

Джерело інформації