Undersøgelse belyser skæbnen for marine kulstof i de sidste trin mod sekvestrering

Havet binder enorme mængder kulstof i form af "opløst organisk stof, " og ny forskning forklarer, hvordan en gammel gruppe celler i det mørke hav vrider den sidste smule energi fra kulstofmolekyler, der er modstandsdygtige over for nedbrydning.

Et kig på genomer fra SAR202 bakterioplankton fandt oxidative enzymer og andre vigtige familier af enzymer, der indikerer SAR202 kan lette de sidste stadier af nedbrydning før det opløste iltstof, eller DOM, når en "ildfast" tilstand, der afværger yderligere nedbrydning.

Resultater fra undersøgelsen af ​​forskere ved Oregon State University blev for nylig offentliggjort af American Society for Microbiology.

Havet binder næsten lige så meget kulstof, som der findes i atmosfæren, som kuldioxid (CO2), og den nye forskning i dybvandsbakteriers genom kaster nyt lys over, hvordan kulstoflageret fungerer.

Stephen Giovannoni, OSU anerkendt professor i mikrobiologi, sagde, at nær havoverfladen, DOM-kulstoffet forbliver uforbrugt, fordi omkostningerne ved at høste ressourcerne er for høje. Strømme transporterer de "genstridige" former for DOM, der forbliver til det dybe hav, hvor de langsomt nedbrydes til forbindelser, der kan bestå i tusinder af år.

Zach Landry, en OSU-kandidatstuderende og førsteforfatter af undersøgelsen, opkaldt SAR202 "Monstromaria" fra det latinske udtryk for "søuhyre."

"De er meget rigelige i det mørke hav, hvor der ikke sker fotosyntese, og planktonceller lever af alt, hvad der regner ned fra overfladen, " sagde Giovannoni. "Den store kulstofkredsløb ukendt er, hvorfor så meget kulstof akkumuleres som organisk stof i havet. I princippet, mikroorganismer kunne bruge det som foder til at lave energi og bygge biomasse - og returnere CO2 til atmosfæren, hvilket ville være en katastrofe.

"Ved overfladen, hvor der er intens konkurrence om nitrogen og fosfor, og græsning af større planktonceller, Monstromarias aktiviteter betaler sig ikke godt nok til, at de kan leve af, " sagde Giovannoni. "Det er så svært at nedbryde de resistente forbindelser, at det ikke er prisen værd. Det er som at forsøge at leve af et landbrug i et byområde - det kommer ikke til at fungere, fordi leveomkostningerne er for høje.

"Den modstandsdygtige DOM-carbon er som det sidste, du ønsker på en buffet, men SAR202 forbruger det i det dybe hav, fordi det er alt, der er tilbage."

Forskningen blev udført i Giovannonis laboratorium af Landry, derefter en ph.d. kandidat ved OSU og nu post-doc stipendiat, og samarbejdspartnere ved Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, det nationale center for bioforsvarsanalyse og modforanstaltninger, universitetet i Wien, og Utrecht Universitet.

"Da SAR202 er ældgamle og i dag dominerer i det mørke hav, vi spekulerer på, at deres ankomst til gamle oceaner kan have påvirket den tidlige kulstofcyklus, " sagde Landry.