Mikrober fester på knust klippe i subglaciale søer under Antarktis

Banebrydende forskning har afsløret, at erosion af gamle sedimenter fundet dybt under is i Antarktis kan være en vital og tidligere ukendt kilde til næringsstoffer og energi til rigeligt mikrobielt liv.

Studiet, ledet af University of Bristol og offentliggjort i dag i Kommunikation Jord &Miljø , kaster nyt lys over de mange forbindelser, der understøtter forskellige mikrober, som indgår i et enormt subglacialt økosystem.

Hovedforfatter Dr. Beatriz Gill Olivas, en post-doktoral forskningsassistent ved University of Bristol, sagde:"Selvom undersøgelsen fokuserede på prøver opnået fra en enkelt subglacial sø, resultaterne kunne have langt større konsekvenser. Subglacial Lake Whillans er en del af et stort sammenkoblet hydrologisk system, så erosion, der finder sted opstrøms, kan repræsentere en potentiel kilde til biologisk vigtige forbindelser til denne og andre søer i systemet, der kan rumme blomstrende samfund af mikrobielt liv."

Det internationale forskerhold replikerede erosionsprocesser i iskapper ved at knuse sedimenter ekstraheret fra Lake Whillans, en subglacial sø i Antarktis, spænder over 60 km ² , cirka 800 m under isoverfladen, derefter fugte disse sedimenter og holde dem ved 0 grader Celsius uden ilt, at tilnærme subglaciale forhold.

Fund viste en enkelt knusende begivenhed ned til en dybde på 10 cm, efterfulgt af en 41-dages inkubationsperiode, af disse samme sedimenter har potentialet til at levere op til en fjerdedel (24 procent) af den anslåede metan, der kræves af metanotrofer, små mikrober, der er afhængige af metan som deres kilde til kulstof og energi, til stede i disse miljøer. Betydelige koncentrationer af brint og kuldioxid blev også produceret under knusning og inkubation. Disse gasser kan potentielt bruges af metan-genererende mikrober, kaldet methanogener, at producere nok metan, som ville hjælpe med at forklare dets vidt forskellige niveauer i Lake Whillans.

Et andet tidligere uidentificeret fund var påvisning af målbare koncentrationer af ammonium i vand efter inkubation med knuste sedimenter. Dette er af særlig betydning for Lake Whillans, hvor der er en overflod af mikrobielle taxa, der har potentiale til at aflede energi fra ammoniumoxidation, en proces kendt som nitrifikation. Undersøgelsen viste en enkelt højenergi-knusningshændelse, efterfulgt af samme inkubationsperiode, har potentiale til at producere mere end det årlige ammoniumbehov (120 procent) i søen.

"Vores tidligere forståelse tyder på, at strukturen og funktionen af ​​subglaciale økosystemer afhænger af tilstedeværelsen af ​​redoxarter og redoxgradienter i flydende vand. Denne undersøgelse viser, at erosionsprocessen potentielt kan spalte vand på frisk afslidte mineraloverflader og producere brint (et reducerende slutelement). arter) og hydrogenperoxid (en stærkt oxiderende forbindelse), at skabe en redox -gradient og levere en tidligere ukendt energikilde til mikrobielle økosystemer, Dr. Gill Olivas forklarede.

"Kun to tidligere undersøgelser har set på den potentielle indflydelse af erosion på subglacial energi og næringsstoffer, som indebar knusning af stort set uforvitrede stenprøver. Dette er den første undersøgelse, der bruger stærkt forvitret, gamle marine sedimenter, alligevel er koncentrationen af ​​gasser målt stort set i overensstemmelse med tidligere resultater. "

Dr. Gill Olivas tilføjede:"Selvom disse eksperimenter ikke afspejler det sande omfang af erosion under gletsjere, de antyder potentialet for knusning af sedimenter for at levere vigtige næringskilder til subglaciale økosystemer. Yderligere undersøgelser er nu nødvendige for at identificere det komplette spektrum af reaktioner, der skyldes direkte erosionsprocesser, og hvordan de kan variere med forskelle i det underliggende sediment. "