I oceanernes skumringszone, små organismer kan have en kæmpe effekt på jordens kulstofkredsløb

Dybt i havets skumringszone, sværme af glubende encellede organismer kan ændre Jordens kulstofkredsløb på måder, som videnskabsmænd aldrig havde forventet, ifølge en ny undersøgelse fra Florida State University-forskere.

I området 100 til 1, 000 meter under havets overflade - kaldet tusmørkezonen på grund af dets stort set uigennemtrængelige mørke - fandt forskerne ud af, at små organismer kaldet phaeodarians fortærer at synke, kulstofrige partikler, før de sætter sig på havbunden, hvor de ellers ville blive opbevaret og sekvestreret fra atmosfæren i årtusinder.

Denne opdagelse, forskere foreslår, kunne indikere behovet for en re-evaluering af, hvordan kulstof cirkulerer i hele havet, og en ny vurdering af den rolle, disse mikroorganismer kan spille i Jordens skiftende klima.

Resultaterne blev offentliggjort i tidsskriftet Limnologi og Oceanografi .

Ledende forsker og FSU adjunkt i oceanografi Mike Stukel, som udførte undersøgelsen med California Current Ecosystem Long-Term Ecological Research-programmet, undersøger den biologiske pumpe - den proces, hvorved kulstof transporteres fra overfladen til det dybe hav.

"Culdioxid diffunderer konstant ind i havet fra atmosfæren og tilbage til atmosfæren fra havet, " sagde Stukel. "I overfladehavet, når planteplankton laver fotosyntese, de optager kuldioxid. Men planteplankton har kun en levetid på dage til en uge, så disse planteplankton vil sandsynligvis dø i overfladehavet - normalt ved at blive spist af små organismer som krill."

Når krill og andet zooplankton trækker vejret, de frigiver kuldioxid tilbage til overfladehavet, og til sidst tilbage i atmosfæren. Typisk, kuldioxid i overfladehavet og atmosfæren forbliver afbalanceret i en næsten ligevægt.

Den eneste måde, havet oplever en nettooptagelse af kuldioxid fra atmosfæren på, er hvis det organiske kulstof ved overfladen transporteres til det dybe hav, normalt i form af synkende partikler.

Partikler kan synke fra overfladehavet af en række årsager. Døde organismer, fækalt materiale eller sammenslåede pakker af organiske partikler er alle almindelige midler til kulstoftransport. Kiselalger, en type rigeligt fytoplankton, der udfører omkring en fjerdedel af verdens fotosyntese, producere glaslignende silicaskaller, der gør dem væsentligt tættere end vandet, får dem til at synke hurtigt.

Hvis disse synkende partikler skulle nå det dybe hav uhindret, deres kulstof ville blive holdt tilbage fra atmosfæren i hundreder af år. Men, som Stukel og hans hold fandt, det er ikke altid tilfældet.

Ved at bruge et avanceret kamerasystem, der gjorde det muligt for forskere at identificere organismer så små som 500 mikron (halv tykkelse af en skilling), holdet opdagede et væld af mikroorganismer - langt flere, end de havde forventet - i den afgørende havtusmørkezone. Deres store spørgsmål:Hvad var disse organismers roller, og fæodarianere specifikt, i at indtage synkende partikler?

"Ved at kvantificere hvor mange der var og derefter kvantificere andelen af ​​partikler, de ville opsnappe, vi var i stand til at beregne, at de kunne forbruge så meget som omkring 20 procent af de partikler, der synker ud af overfladelaget, " sagde Stukel. "Og dette var kun for en bestemt familie af fæodarianere, kaldet aulosphaeridae."

Når synkende partikler forbruges, disse partikler forhindres nødvendigvis i at nå det dybe hav. Forestillingen om, at en gruppe mikroorganismer kunne forbruge 20 procent af de kulstofrige partikler, der synker fra overfladevandet i dette begrænsede undersøgelsesområde, Stukel sagde, tyder på, at mikroorganismer rundt om i verden kan spille en langt mere overordnet rolle i kulstofkredsløbet, end forskere tidligere troede.

Mens aulosphaeridae på nogle punkter ville være så rigeligt, at de optager op til 30 procent af synkende partikler, andre gange var organismerne næsten ikke til stede overhovedet. Bedre forståelse af denne variation i overflod af aulosphaeridae og lignende organismer kan hjælpe forskere som Stukel mere præcist med at forudsige, hvordan den biologiske pumpe kan udvikle sig i fremtiden.

"Vores evne til at forstå, hvordan disse ting vil ændre sig, er vigtig for at forstå, hvordan det globale kulstofkredsløb vil ændre sig, " sagde Stukel. "Vi er nødt til at lære, hvad der foregår i resten af ​​verden, og vi er nødt til at vide, hvad der forårsager disse enorme ændringer, fra når disse organismer er en virkelig dominerende spiller, til når de er en marginal spiller."