Forskere opdager ny nitrogenkilde i Arktis

Forskere har afsløret, at partnerskabet mellem en alge og bakterier gør det essentielle grundstof nitrogen for nylig tilgængeligt i det arktiske hav. Den mikrobielle proces med "nitrogenfiksering" omdanner elementet til en form, som organismer kan bruge, og blev opdaget for nylig i de kolde polare farvande. Dette skift kan være et resultat af klimaændringer og kan påvirke globale kemiske kredsløb, ifølge undersøgelsen offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Uden en kilde til nitrogen, fytoplankton i Arktis har altid været begrænset i mængden af ​​kulstof, de kan tage ud af det øvre hav og atmosfæren. Den nye nitrogenkilde, der tilbydes af UCYN-A, kan gøre arktisk planteplankton mere produktivt, i sidste ende faldende atmosfæriske kulstofniveauer.

"Det var chokerende at finde denne proces i Arktis, " sagde Deborah Bronk, en af ​​undersøgelsens forfattere og præsident og administrerende direktør for Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Vi troede, at nitrogenfiksering kun fandt sted i tropiske og subtropiske farvande. Dette fund kan have enorme konsekvenser for havets kemiske kredsløb og klima."

Ligesom haveblomster og andre landplanter kræver nitrogen for at vokse, grundstoffet er også vigtigt for mikroskopiske havplanter kaldet fytoplankton. Imidlertid, det meste af nitrogenet i havet er i form af en gas, som de fleste organismer, inklusive mennesker, ikke kan bruge. Kun få typer mikroorganismer er i stand til at påtage sig opgaven. Forskere har længe troet, at det store nitrogenfikserende fytoplankton i havet kun levede i varmt vand, og at nitrogenfiksering i det væsentlige var fraværende i det arktiske hav.

I 2017 Bronk og kolleger offentliggjorde et papir, der afslørede, at nitrogenfiksering faktisk fandt sted i det arktiske hav, men de vidste endnu ikke, hvilken organisme der var ansvarlig for processen. De var overraskede over at opdage, at kilden var UCYN-A, en encellet cyanobakterie, der lever i symbiose med en alge og typisk trives i varmt vand.

"En af de ting, denne undersøgelse viste, er, at vores forudfattede ideer forhindrer os i at lede efter ting, vi ikke forventer at finde, " sagde Bronk. "Jo mere vi lærer om havet, jo mere ser vi, at organismer er utroligt plastiske i, hvad de kan, og hvor de kan leve. "

Når det arktiske hav opvarmes og havisen smelter, vækstsæsonen for planteplankton forlænges. Forskerholdet mener, at mens UCYN-A kan have eksisteret i Arktis i nogen tid, de varmere forhold forårsaget af klimaændringer har fået det til at begynde at fastsætte nitrogen. De mener også, at dette skift i UCYN-A-aktivitet kunne, på tur, påvirke det globale klima. Når fytoplankton vokser, de fjerner kulstof fra havet og i sidste ende atmosfæren - men de har brug for nitrogen for at gøre dette, som UCYN-A i stigende grad kan levere.

Forskerne vurderer, at Arctic UCYN-A i øjeblikket står for omkring to procent af den globale nitrogenfiksering. At fortsætte med at undersøge denne proces og inkorporere den i globale biogeokemiske modeller vil forbedre klimaforudsigelser og forståelsen af ​​vigtige havcyklusser. Forskerne mener, at denne stigning i tilgængeligt arktisk nitrogen kan påvirke biogeokemiske kredsløb i Nordatlanten, forårsager yderligere skift i havets cyklusser.

"Det er kun på grund af tidligere forskning, at vi var i stand til at identificere, at denne proces er ny, "Bronk sagde." Denne undersøgelse fremhæver det faktum, at nogle gange ikke at finde en proces, du leder efter, er utrolig vigtig. Vi er nødt til at bevare data og gøre dem tilgængelige for folk, så vi virkelig kan lære, hvordan havet ændrer sig."