Kæmpetang skifter kost, når nøglenæringsstoffer bliver knappe

En af de hurtigst voksende organismer på jorden, kæmpe tang kan vokse 2 fod om dagen og nå næsten 150 fod i længden - i en vækstsæson.

Vækststigninger af denne store tang er drevet af en diæt af opløst nitrogen. En af de vigtigste former for nitrogen er nitrat, og selvom nitrat er knap om sommeren og efteråret, kæmpe tang fortsætter med at vokse året rundt.

Forskere tilknyttet National Science Foundation (NSF) Santa Barbara Coastal (SBC) Long-Term Ecological Research (LTER) site ønskede at bestemme, hvordan kæmpe tang bevarede sin imponerende vækst i årstider, hvor nitrat næsten forsvinder.

Detaljer om deres resultater vises i dag i et papir i tidsskriftet Limnologi og oceanografibreve .

Mere end én form for nitrogen

Nitrat og en anden form for nitrogen, ammonium, er de eneste kilder, man ved, at tangen har brugt. "Vi kiggede på ammonium. Men dets tilstedeværelse var ikke i stand til at forklare den fulde mængde af vækst, vi så om sommeren, " forklarede hovedforfatter Jason Smith fra University of California, Santa Barbara (UCSB).

Forskerne opdagede, at tang også bruger en anden form for opløst nitrogen, urinstof, findes i overflod i kystnære opstrømszoner såsom Santa Barbara Channel.

"Urinstof er en almindelig gødning, sagde Smith, "så det er til stede i afstrømningen. Og der er også naturlige kilder."

Da forskerne målte urinstof i havet, de fandt det konsekvent til stede året rundt, og koncentrationerne havde en tendens til at være højere end for ammonium og nitrat om sommeren.

"Denne rapport giver en forklaring på, hvordan kæmpe tang i det sydlige Californien er i stand til at bestå og vokse, når nitratkoncentrationerne i kystvande er ekstremt lave, " sagde David Garrison, en programdirektør i NSF's LTER-program, som finansierede undersøgelsen.

Undervandsforsøg og eksperimenter i laboratoriet

Forskerne udførte eksperimenter på kæmpe tang i marken, og på tangblade bragt tilbage til laboratoriet. Smith og hans kolleger testede, om tangen var i stand til at udnytte urinstof som næringsstof, og sammenlignede vækstrater, når ammonium og nitrat blev brugt som næringsstoffer.

"Det viste sig, at tang konsekvent ikke viste nogen præference, og brugte urinstof i samme mængde som ammonium, " sagde Smith. "Vores resultater tyder på, at der er nok urinstof til rådighed til at opretholde tangvækst, når niveauerne af ammonium og nitrat er lave."

Imidlertid, at beregne en anvendelsesrate for disse forskellige forbindelser gav kun halvdelen af ​​svaret.

"Vi udførte et sæt kontrollerede eksperimenter på tangvæv for at bevise, at urinstofmolekylet selv trænger ind i vævet, " sagde Smith. "Vi er de første til at dokumentere for enhver tang, at hele urinstofmolekylet er forbrugt, hvilket i høj grad udvider den kendte fysiologi af kæmpe tang og den slags nitrogenformer planten kan bruge."

Urinstof:Til stede i kysthave rundt om på kloden

Forskere ved, at urinstof har en vedvarende tilstedeværelse i kysthavet, ikke kun ud for Californiens kyst, men i kysthave globalt. Fundet er med til at forklare tangvækst mange steder.

Forskningen hjælper også med at besvare et andet spørgsmål:hvorfor phytoplanktonvæksten faldt i løbet af 2013-2016 El Niño, mens kæmpe tang blomstrede. Mindre tilgængeligt kvælstof i det varmere overfladevand mindskede planteplanktonvæksten, mens kæmpe tangvækst var stabil, takket være urinstof som næringskilde. Planteplankton gør ikke brug af urinstof.

Tilføjet medforfatter Dan Reed, hovedefterforsker af NSF SBC LTER-stedet og en videnskabsmand ved UCSB, "Ved at vide, at kæmpe tang bruger urinstof, og at urinstof ikke er relateret til tilgængeligheden af ​​nitrat i havet, giver forskerne en måde at forstå årsagerne til, at tangvækst ser ud til at adskille sig fra fytoplanktons."

Forskere på NSF SBC LTER-stedet vil gerne vide, hvordan nitrogenforbruget er fordelt mellem tang og planteplankton, og om havets opvarmning vil have samme effekt på kæmpe tang som på planteplankton.

Alt nitrogen, sagde forskerne, er tydeligvis ikke det samme.