Merten mikrobiologiasta on tullut tärkeä aihe, osa IV

Kasviplanktonin fotosynteesin avulla ilmakehän CO2:sta tuottama muuttuva liukoinen orgaaninen hiili (LDOC) palautuu epäorgaaniseksi hiileksi takaisin ilmakehään heterotrofisten mikrobien käsittelyssä. Osa LDOC:sta muuttuu pysyväksi liukoiseksi orgaaniseksi hiileksi (RDOC) mikrobien perättäisten käsittelyiden jälkeen ja painuu samalla syvemmälle mereen, kuva.

Johdanto
Liuenneet orgaaniset aineet (DOM) meressä ovat suuri pelkistetyn hiilen (662 GtC) allas, joka liittyy ilmakehän hiilidioksidiin fotosynteesin ja hengityksen biologisten prosessien kautta1. Mikro-organismit ovat runsaimmat meren orgaanisen aineen tuottajat ja kuluttajat, ja bakteereilla on hallitseva rooli DOM:n2 kulutuksessa ja muutoksessa.
DOM:n kemiallinen koostumus ja biologinen reaktiivisuus muuttuvat mikrobien käytön ja käsittelyn aikana, jolloin tuloksena on pieniä liuenneita molekyylejä (<10 kDa), jotka ovat erittäin vastustuskykyisiä mikrobien muutoksille ja kulutukselle3. Tämän kestävän DOM:n mikrobien tuotanto edistää merkittävästi hiilen sitomista meressä, prosessia, jota äskettäin kutsuttiin mikrobihiilipumpuksi3,4.”

https://www.nature.com/articles/ncomms7711

[Maailman valtamerten alkutuotanto kilpailee maaperän kanssa42. Valtamerten auringon valaisemat pintavedet ovat erittäin tuottavia, ja suurin osa fotosynteesissä sitoutuneesta hiilestä remineralisoituu ylempien valtamerten bakteerien ja muiden mikro-organismien toimesta43. Pieni osa bakteerien käyttämästä orgaanisesta hiilestä pakenee nopeaa remineralisaatiota ja näkyy hitaasti kiertävänä säiliönä liuenneita molekyylejä, jotka ovat kemiallisesti monimutkaisia. Mikrobihiilipumppukonsepti viittaa siihen, että labiilin DOM:n ”peräkkäinen ja ehkä toistuva käsittely” johtaa kestävän DOM:n3,4 muodostumiseen. Tämän tutkimuksen tulokset korostavat, että eksometaboliiteilla, joita bakteerit vapauttavat suoraan labiilien substraattien käytön aikana, voi olla luontaisia ​​ominaisuuksia, jotka tekevät niistä vastustuskykyisiä hajoamiselle. Meren DOM:iin kerääntyvien kemiallisesti monimutkaisten ja hitaasti kiertävien metaboliittien bakteerituotanto tapahtuu paljon lyhyemmässä ajassa kuin valtamerten sekoittuminen44. Näin ollen näiden pysyvien molekyylien tuotannon odotetaan heijastavan tarkasti alkutuotannon muutoksia, ja meribakteerien hiilen sitomisen tehokkuus mikrobi-hiilipumpussa voi olla samansuuruinen kuin hiukkasvirta syvänmeren sedimentteihin45. DOM:n huomiotta jättäminen nopeasti reagoivana hiilivarastona vääristää mallilaskelmia valtameren kapasiteetista ilmakehän CO2:n sitomiseksi. Systeemisiä lähestymistapoja tarvitaan ymmärtämään monimutkaisia ​​biologisia vuorovaikutuksia, jotka säätelevät hiilen sitoutumista, remineralisaatiota ja sitoutumista valtameressä. Epätasapaino hiilen sitoutumisen ja uudelleenmineralisoitumisen biologisten prosessien välillä on hallinnut hiilen sitomista ja muokannut ilmakehän koostumusta läpi elämän maapallolla. Bakteerit ovat näiden prosessien avaintekijöitä, ja näyttää siltä, ​​että niillä on myös tärkeä rooli hiilen sitomisessa tuottamalla erilaisia ​​ja monimutkaisia ​​liuenneita molekyylejä, jotka voivat säilyä vuosituhansia.]

Mikrobien toiminnasta on vielä toistaiseksi vähän tietoa, mutta tieto lisääntyy, kun poijut ja robotit tuovat tietoa syvemmistä vesistä.

https://www.nature.com/articles/s41598-020-69930-y

Johtopäätökset
Aiemmin eri vesiympäristöistä peräisin olevan liukoisen orgaanisen aineen (DOM) analyysi on osoittanut, että DOM:n monimuotoisuus lisääntyy ajan myötä8,46. Tämän seurauksena DOM muuttuu kestävämmäksi, koska yksittäisiä yhdisteitä on läsnä katoavan pieninä pitoisuuksina ja koska tietyt yhdisteet näyttävät vastustuskykyisiltä mikrobien hajottamista vastaan5,8,47. DOM:n lisääntyvä monimuotoisuus ja vastustuskyky johtuu mikro-organismien toistuvasta ja peräkkäisestä DOM:n käsittelystä vuosien ja vuosituhansien aikana4. Toistaiseksi on kuitenkin harvoin tutkittu vaikutusta, joka mikrobien transformaatioilla on DOM:iin heti sen päästessä vesikerrokseen. Tietomme osoittavat suoraan, että DOM:n vapautuessa monipuolinen joukko uusia molekyylejä muodostuu välittömästi mikrobien hajottamisen, transformaation ja rekombinaation seurauksena oligotrofisissa pintavesissä. Samaan aikaan näyttää siltä, ​​​​että uusien DOM-molekyylien orgaaninen fosfori ja typpi ovat jo loppuneet tuntien kuluessa DOM:n vapautumisesta. Yhdessä nämä muutokset merkitsevät ensimmäistä askelta, joka lopulta johtaa vastustuskykyisen DOM:n muodostumiseen. Tämän vastustuskykyisen DOM:n vienti on johtanut ~ 662 Gt liuenneen orgaanisen hiilen kertymiseen syvään valtamereen1. Näin ollen DOM:n välitön monipuolistuminen, jota jo tapahtuu pintavesissä, johtaa hiilen sitomiseen syvään valtamereen vuosituhansien ajaksi, mikä osittain mitätöi ihmisen aiheuttamia hiilidioksidipäästöjä.”

 

+3

Ilmoita asiaton viesti

Kiitos!

Ilmoitus asiattomasta sisällöstä on vastaanotettu