Små organismer kaster stort lys over havets næringsstoffer

Mens verden varmer, gennemgribende ændringer i havets næringsstoffer synes at være en forventet konsekvens af øgede havtemperaturer. Imidlertid, virkeligheden er mere kompliceret. Ny forskning tyder på, at processer under havoverfladen kan styre, hvad der sker ovenover.

Plankton er nogle af de mest talrige og vigtige organismer i havet. Balancen af ​​kemiske elementer inde i dem varierer og er afgørende for at forme mange marine processer, herunder fødenettet og det globale kulstofkredsløb. Temperatur har traditionelt været antaget at styre forholdet mellem disse elementer. Imidlertid, en ny undersøgelse tyder på, at denne balance i høj grad er afhængig af aktiviteten i det underjordiske hav, fra dybder på over 300 fod. Arbejdet, ledet af forskere ved Bigelow Laboratory for Ocean Sciences, blev for nylig udgivet i Kommunikation Jord og miljø .

Holdet så på prøver fra otte steder i verdenshavene. De fandt ud af, at forholdet mellem nitrogen og fosfor, der indføres fra hav under overfladen, kontrollerer balancen af ​​de næringsstoffer i de marine mikroorganismer, der danner grundlaget for havets sundhed. Denne opdagelse kunne give forskere mulighed for mere præcist at udforske komplekse havprocesser.

"Det er første gang, vi har set på tværs af en bred vifte af havområder og direkte målt balancen mellem næringsstoffer i havets mikroorganismer, hvilket er rigtig spændende, " sagde Mike Lomas, hovedforfatter på papiret. "Nu kan vi anvende mere realistiske parametre baseret på, hvad der faktisk driver havdynamikken til de computermodeller, der bruges til at forudsige havændringer"

I årtier, forskere har brugt et fast forhold til at estimere kulstofbalancen, nitrogen, og fosfor i havmiljøer. Forskere og grupper som Det Internationale Panel om Klimaændringer bruger dette forhold i computersimuleringer til at komme med forudsigelser om planetens fremtid.

Imidlertid, det repræsenterer ikke nødvendigvis den brede mangfoldighed af kemiske balancer i havet eller den væsentlige rolle, som organismer spiller i kredsløbet af næringsstoffer.

"Problemet er, at de faste forhold er sikre skøn, der faktisk ikke repræsenterer, hvordan biologi fungerer, " sagde Lomas. "Mere realistisk, men risikabelt og kompliceret, tilgange er endnu ikke udbredt."

For at udvikle en mere præcis forståelse af disse forhold, Lomas målte dem direkte i fytoplankton - nogle af de mest kritiske marine organismer på verdensplan. Elementerne i disse organismers celler afspejler de tilgængelige næringsstoffer i deres habitat og kaster lys over biodiversitetens rolle i, hvordan næringsstofferne kredser.

Det er ikke første gang, fytoplankton er blevet undersøgt for at forstå næringsstofniveauet i havet, men det er det mest avancerede og omfattende. Holdet undersøgte fytoplankton rundt om i verden for at skabe et øjebliksbillede af tre kritiske næringsstoffer på tværs af brede miljøforhold. Traditionelt, forskere har brugt fysiske filtre til at sortere plankton fra havvand, før de har undersøgt dem. Imidlertid, denne tilgang kan også fange bakterier og små partikler, fører til fejl.

Denne undersøgelse brugte en teknik kaldet flowcytometri, som giver forskere mulighed for at undersøge og sortere hundreder til tusindvis af celler i sekundet. Dette gjorde det muligt for forskerne kun at isolere og undersøge de celler, de var interesserede i. Det gav dem ikke kun en mere præcis forståelse af de forskellige forhold mellem grundstoffer i havet, men også hvilke processer der styrer dem.

Holdet fandt ud af, at i modsætning til den mest almindelige hypotese, forholdet mellem kulstof, kvælstof og fosfor i celler var primært afhængig af forholdet mellem kvælstof og fosfor tilført fra hav under overfladen til de solbeskinnede farvande, hvor fytoplankton er aktivt. Dette gjaldt alle steder, uanset typen af ​​planteplankton eller deres miljøforhold.

Lomas håber, at denne forbedrede forståelse af næringsstoffer kan bruges til et bedre billede af, hvordan havene vil reagere på klimaændringer.

"Vi kan ikke undersøge næringsstofferne i hver eneste celle i hvert hav, men vi skal være sikre på, at alle de kontrollerende faktorer er inkluderet i computermodeller, " sagde Lomas. "Når vi blander disse resultater med andre avancerede discipliner, vi vil virkelig fremme vores forståelse af havets dynamik og evne til at forudsige fremtidige forhold."