Forskningskrydstogt udforsker kulstofcyklus i det dybe hav i Atlanterhavet

Et forskningskrydstogt ledet af University of Maryland Center for Environmental Science afgår til det dybe Atlanterhav 50 miles sydøst for Bermuda på mandag for en uge med videnskab til søs ombord på den 171 fod lange R/V Atlantic Explorer. Forskere vil tage prøver af havets dybder og analysere bakteriel mangfoldighed og funktion for bedre at forstå den marine kulstofcyklus i havet.

"For fuldt ud at forstå kulstofkredsløbet skal du forstå, hvad der sker i havet, " sagde chefforsker Michael Gonsior ved University of Maryland Center for Environmental Science. "80 % af organiske stoffer opløst i havet er ukendte på det strukturelle niveau."

Holdet af videnskabsmænd og kandidatstuderende vil indsamle vandprøver på forskellige dybder fra oligotrofe, dybt blåt vand - hver 200 meter hele vejen til næsten 5, 000 meter - fra et fast punkt i Atlanterhavet. Den inkrementelle prøvetagning vil give en mangfoldighed af marine organismer, fordi samfundet vil ændre sig afhængigt af dybderne. Derefter vil de bruge næste generations sekventeringsværktøjer til at sekventere genomerne af bakteriesamfund. Deres mål:at forstå, hvordan cyanobakterier bidrager til det marine kulstofkredsløb.

Havet spiller en vigtig rolle i det globale kulstofkredsløb. Næsten 50 % af CO2 genereret af menneskelige aktiviteter, såsom afbrænding af fossile brændstoffer, absorberes af havet. Kulstof bevæger sig ind og ud af havet dagligt, men det er også opbevaret der i tusinder af år. Havet kaldes et kulstof "synke", fordi det optager mere kulstof fra atmosfæren, end det giver op.

"Denne samarbejdsundersøgelse vil føre til en bedre forståelse af rollen af ​​mikrobiel kulstofpumpebehandling og transport af genstridig DOM ind i det dybe hav, "sagde Gonsior." Det har potentiale til fundamentalt at fremme vores forståelse af en formodentlig vigtig marine CDOM -kilde samt tage fat på centrale spørgsmål inden for marint kulstofcykling. Vi er på jagt efter at beskrive på det strukturelle niveau de første ret stabile fluorescerende organiske forbindelser i det åbne hav."

Forskere vil undersøge en specifik komponent af organisk stof i havene kaldet kromofor opløst organisk stof, eller CDOM, som lagrer noget af havets kulstof og spiller også en afgørende rolle i at beskytte skabninger under havet mod skadelig ultraviolet stråling. Faktisk, det mørke dybe hav rummer en betydelig mængde af dette farvede materiale, selvom vandet virker krystalklart. Kilder til denne CDOM forbliver stort set ukendte, og dette projekt giver en ny vej til at integrere den kemiske egenskab af CDOM med mikrobiel struktur og aktivitet.

Foreløbige undersøgelser viser, at det ikke hele er fra landkilder eller fra atmosfæren, men små bakterier kaldet picocyanobakterier kan frigive CDOM i havene som følge af en viral interaktion. Når forskerne vender tilbage fra krydstogtet, de vil undersøge, hvordan dette organiske materiale nedbrydes og påvirker mikrobielle samfund under denne proces. Bakteriesamfundene i havet ændrer sig, og forskere vil se på, hvordan de skiftende forhold kan påvirke befolkninger og nedbrydningshastigheden.

"Målet er at forsøge at forstå, hvordan bakterier er involveret i nedbrydningen af ​​dette organiske stof, "sagde co-chefforsker Feng Chen fra Institute of Marine and Environmental Technology, som vil bringe bakterieprøverne tilbage til laboratoriet og sekventere deres genomer.

Forskerteamet omfatter lektor Michael Gonsior, post-doc forskning Leanne Powers og kandidatstuderende Madeleine Lahm; Professor Feng Chen og kandidatstuderende Daniel Fucich, Ana Sosa, og Menqi Sun;, og adjunkt Jacob Cram og forskningsassistent Ashley Collins.

UMCES-forskere får selskab af professor Norbert Hertkorn fra Helmholtz Center for Environmental Health, München, Tyskland og Shannon Leigh McCallister, lektor, Virginia Commonwealth University, og forskere fra University of Delaware.

Dette er en del af forskningsprojektet finansieret af National Science Foundation. Næste år vil forskere undersøge, hvad der sker i Stillehavet, og hvad forskellene er mellem Stillehavet og Atlanterhavet.