Mikrober i underjordiske akviferer under dybhavs Mid-Atlanterhavsryg tygger ned på kulstof

Alt liv på Jorden - fra blåhvaler til mikrober - bruger kulstof i en eller anden form. Men alt kulstof er ikke skabt ens.

I havene, nogle kulstofholdige forbindelser, såsom sukker og proteiner, bliver hurtigt opslugt af mikroorganismer, mens andre - såsom kitinet, der findes i fiskevægte - er meget sværere at indtage.

Forskere har længe troet, at relativt lidt af sidstnævnte, kaldet "ildfast kulstof, "nedbrydes i havet. Meget af det falder til havbunden og hjælper med at danne sediment på dybt vand, eller sådan har tankegangen været.

Dybhavsunderjordiske vandførere ændrer billedet

Nu har et forskerhold ledet af økologer Sunita Shah Walter fra University of Delaware og Peter Girguis fra Harvard University vist, at underjordiske akviferer nær den undersøiske Mid-Atlantic Ridge fungerer som naturlige biologiske reaktorer, trækker i kulden, iltet havvand, og lade mikrober forbruge mere - måske meget mere - ildfast kulstof, end forskere troede.

"Dette arbejde viser, at det store samfund af mikrober på havbunden kan fodres med havvand, der cirkulerer gennem dyb havskorpe, "sagde Michael Sieracki, en programdirektør i National Science Foundation's Division of Ocean Sciences, som finansierede forskningen gennem sit Center for Dark Energy Biosphere Investigations. "På tur, disse mikrober ændrer sammensætningen af ​​det havvand, der cirkulerer tilbage til havet. "Resultaterne offentliggøres i denne uge i tidsskriftet Naturgeovidenskab .

"Dette har udsigt til at omforme den måde, vi tænker på carboncykling i det dybe hav, "Girguis sagde." Vi ved, at kulstof produceres på overfladen af ​​fotosyntetiske alger. Vi ved, at fisk spiser noget af det. Vi ved, at noget af det synker. Det kan vi redegøre for, men vi har haft nogle kæmpe spørgsmål i vores 'kulstofbudget'. "

Spørgsmål i 'kulstofbudget' besvaret

I hjertet af systemet, Girguis sagde, er midterhavsryggen:undersøiske bjerge, der cirkler kloden.

I det dybe hav, højderyggen fungerer som en konvektionscelle - vand siver ind i revner og sprækker på hver side og opvarmes, når det kommer tættere på midten.

Når det opvarmede vand stiger, kold, iltet vand trækkes ind i klipperne, skaber en massiv undersøisk akvifer. Denne akvifer er en sjælden chance for at studere havet i dets naturlige tilstand, ifølge Girguis.

"Vores forståelse af, hvor kulstof går i havet, er ret rudimentært, "sagde han." Denne forskning gav os en mulighed for at foretage en måling ved punkt A og en måling ved punkt B og finde ud af, hvad der sker mellem dem. "

For at få disse målinger, Girguis og kolleger målrettede et websted på Mid-Atlantic Ridge kaldet "North Pond."

Forskerteamet fra Harvard, University of Southern California, det marine biologiske laboratorium, University of California, Santa Cruz, og andre institutioner borede en række brønde og indsamlede vandprøver for at identificere, hvilke mikrober der kalder akviferens hjem, og om de er i stand til at forbruge kulstof.

"Vi ville indsamle uberørt vand og mikrobielle prøver, "Sagde Girguis." Når du ser på midterhavsryggen og tænker på vandet, der cirkulerer gennem den, det ser ud til, at meget af havet bevæger sig gennem dette kolde miljø. Vi ville vide, hvad der foregår der med mikroberne, og hvad der sker med det kulstof, de får. "

Kulspisende mikrober i akviferer

Mens Girguis og kolleger var i stand til at vise, at mikrober i akviferer kunne spise kulstof, det forblev uklart, hvor aktive mikroberne var.

"Vi har kunnet vise, at vand kommer ind med en vis iltkoncentration, og som det falder, kulstoffet falder i direkte forhold, "sagde han." Det giver os en høj grad af tillid til, at mikrober spiser det. "

Faktisk, Girguis sagde, det er muligt, at mikrober spiser kul i en imponerende hastighed.

"De tal, vi har beregnet ud fra dette ene sted, tyder på, at lidt mere end 50 procent af kulstoffet der forbruges, "sagde han." Vi kan til sidst opdage, at et flertal af kulstoffet nedbrydes i disse vandførere, især da hele havet cirkulerer gennem dem hvert par titusinder af år. Det er hurtigt på havets tidsskalaer. "

Næste trin:Har mikrober brug for stenmineraler?

Fremadrettet, Girguis og kolleger håber på bedre at kunne kvantificere, hvor meget kulstof der forbruges, når havvand bevæger sig gennem akvifererne, og om mineralerne i midterhavets højderygs basaltsten kan bidrage til mikrobernes evne til at spise af kulstof.

"Dette startede med den hensigt at sige:lad os finde ud af, hvad mikrober gør i denne kulde, iltet akvifer, og vi kan tilføje disse data til vores forståelse af kulstofcyklussen, "Sagde Girguis." Men vi var forbløffede over resultaterne.

"Alle skabninger er afhængige af kulstof, og der er en cyklus, hvor kulstof produceres og forbruges. Tag havvand og pump det gennem en undergrund, iltet akvifer, og du har pludselig mulighed for at se nærmere på disse processer. "