Hvordan får Great Barrier Reef sin nitrogenfiksering?

Da kaptajn James Cook og botanikeren Sir Joseph Banks navigerede i Australiens Great Barrier Reef (GBR) i 1770'erne, beskrev de opblomstringer af "havsavsmuld", som vi nu ved er cyanobakterien Trichodesmium. Tilsvarende i 2014, en UTS ledet forskningsrejse fandt arten i overflod, men med fordelen af ​​nye molekylærbiologiske teknikker var de også i stand til at identificere andre vigtige bakteriearter, der kunne hjælpe med at løse et videnskabeligt puslespil.

Paradoksalt nok, selvom koralrev generelt er områder med høj biologisk produktivitet, de omkringliggende havvande er ofte lave i næringsstoffer, især nitrogen. En måde, hvorpå høje niveauer af biologisk produktivitet kan understøttes, er gennem aktiviteten af ​​en specialiseret gruppe af mikroorganismer. Nitrogenfikserende bakterier omdanner nitrogengasser, som er rigelige, men utilgængelige for de fleste organismer, i essentielle biotilgængelige former, tillader kvælstoffet at blive inkorporeret i fødenettet. Nitrogenfiksering er derfor en af ​​de mest essentielle biokemiske processer på jorden.

Forskergruppen, ledet af forskere fra Climate Change Cluster (C3) ved UTS, sammen med samarbejdspartnere fra UNSW og Australian Institute of Marine Science, gennemførte en undersøgelse på tværs af farvande, der spænder over 10 forskellige steder i GBR. Resultaterne af undersøgelsen, offentliggjort i Frontiers for Microbiology giver det første kvantitative bevis for den potentielle betydning på økosystemniveau af nitrogenfiksering i GBR-vand.

Hovedforfatter Dr. Lauren Messer forklarer, at undersøgelsen er vigtig, fordi GBR stort set er en nitrogen-begrænset, lavt næringsstofsystem, især i den tropiske tørre sæson (austral vinter), hvor forskningen blev foretaget.

"Kvælstoffiksering af marine bakterier kan muligvis afhjælpe kvælstofbegrænsning inden for dette vigtige økosystem ved at indføre nyt kvælstof i vandsøjlen. Dette nye kvælstof vil så være tilgængeligt for at understøtte væksten og produktionen af ​​fytoplankton i regionen under tider med nitrogenstress, " hun siger.

Dr Messer, der foretog undersøgelsen som en del af hendes ph.d.-kandidatur i UTS Climate Change Cluster Ocean Microbes and Healthy Oceans forskningsprogram sagde, at dette var frisk information for GBR og antyder et større potentiale for dinitrogenfiksering i regionen.

"På grund af de molekylære teknikker, vi nu har til rådighed, kan vi målrette mod de bakterielle gener, der er ansvarlige for at lette nitrogenfiksering, og dette giver os mulighed for at identificere 'hvem' der er i stand til denne proces. Vi kan også afgøre, om de er aktive eller ej, " hun siger.

Dr Messers ph.d. -vejleder og leder af forskningsprogrammet Ocean Microbes and Healthy Oceans, Lektor Justin Seymour, sagde, at resultaterne kan informere fremtidig forskningsindsats for at inkorporere aktiviteten af ​​forskellige dinitrogenfikserende bakterier i det marine nitrogenbudget for GBR.

"Laurens forskning har med succes forenet en række sofistikerede tilgange til at levere hidtil uset ny indsigt i de biologiske og kemiske processer, der understøtter funktionen af ​​et af planetens vigtigste og mest truede marine økosystemer, " han siger.