En globalt vigtig mikrobiel proces skjult på marine partikler

Nitrogen er afgørende for alt liv på Jorden. I de globale oceaner, dette element er knap, og nitrogentilgængelighed er derfor afgørende for væksten af ​​livet i havet. Nogle bakterier fundet i havvand kan omdanne nitrogengas (N ₂ ) til ammoniak (kendt som N ₂ fiksering), og derved forsyne det marine fødenet med nitrogen.

Hvordan i alverden?

Det har undret forskere i årevis, om og hvordan bakterier, der lever af opløst organisk stof i havvand, kan udføre N ₂ fiksering. Det blev antaget, at de høje niveauer af ilt kombineret med den lave mængde af opløst organisk stof i den marine vandsøjle ville forhindre det anaerobe og energiforbrugende N ₂ fiksering.

Allerede i 1980'erne blev det foreslået, at aggregater, såkaldte "marine snepartikler", kunne muligvis være egnede steder for N ₂ fiksering, men dette blev aldrig bevist. Indtil nu.

I en ny undersøgelse, forskere fra Københavns Universitet viser, ved brug af matematiske modeller, at mikrobiel fiksering af nitrogen kan finde sted på disse aggregater af levende og døde organismer i det marine plankton. Undersøgelsen er netop blevet offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .

Marine sne

"Vores arbejde tog næsten to år, men det var bestemt besværet værd da resultaterne er noget af et gennembrud. I tæt samarbejde med vores forskningssamarbejdspartnere ved Center for Ocean Life på DTU Aqua og i USA, vi formåede at skabe en model, der efterligner forhold på marine snepartikler. Med denne model, vi viser, at en marin partikel kan blive tæt koloniseret af bakterier. Denne vækst af bakterier forårsager omfattende respiration, hvilket fører til lave iltkoncentrationer på partiklen, som i sidste ende muliggør den anaerobe proces af N ₂ fiksering", forklarer førsteforfatter og postdoc ved Biologisk Institut, Københavns Universitet, Subhendu Chakraborty.

Med deres model kunne forskerne også vise dybdefordelingen af ​​N ₂ fiksering i havvandsøjlen. De fandt, at bl.a. derefter ₂ fiksering afhænger af størrelsen, densitet og synkehastighed af de marine snepartikler. I øvrigt, de viste, at deres modellerede rater var sammenlignelige med faktiske rater målt i havvand.

Havvandsprøvetager

"Denne sammenligning gav os tillid til modellen", siger korresponderende forfatter Lasse Riemann, Professor ved Biologisk Institut. Han fortsætter:"Vi er meget stolte af vores undersøgelse, fordi det giver den første forklaring på, hvordan marin-sne-associeret N ₂ fiksering kan finde sted. Desuden, resultaterne indikerer, at denne proces er vigtig for det globale marine kvælstofkredsløb og dermed for planktonvækst og produktivitet."

Forskerne håber, at deres undersøgelse vil inspirere fremtidigt arbejde med mikrobielt liv på marine partikler, på grund af dens tilsyneladende afgørende rolle i kredsløbet af mange næringsstoffer i havet.