Et kig ind i havenes biologiske kulstofpumpe

Havene spiller en central rolle i den globale kuldioxidbalance. Dette er fordi milliarder af bittesmå alger lever der, absorberer kuldioxid gennem fotosyntese og inkorporerer det i deres biomasse. Når disse alger dør, de siver ned - sammen med udskillelserne fra mikroskopiske væsner, der lever af dem - som "marinesne" i dybere zoner. Omkring en procent af deres kuldioxid ligger derefter begravet i havbunden i tusinder af år.

En stille sne af sne

Fordi denne konstante regn af marine snefnug transporterer kulstof ind i havets dybder, eksperter kalder det en biologisk pumpe. Det drives af to modsatrettede processer:de organiske flageres synke og nedbrydning af bakterier. Synkende flager øger strømmen af ​​kulstof til dybderne, mens bakterier reducerer denne strømning ved at fjerne kulstof fra partiklerne. Nuværende havmodeller antager, at synkehastigheden og nedbrydningshastigheden er uafhængig af hinanden. "Men vi har nu vist, at nedbrydningsprocesserne forbedres ved at synke, "siger Uria Alcolombri fra Institute of Environmental Engineering ved ETH Zürich.

Alcolombri er første forfatter til en undersøgelse af Roman Stockers forskergruppe, der netop er offentliggjort i Naturgeovidenskab . Til deres undersøgelser, forskerne brugte en smart metode:i stedet for at spore synkende partikler i havet, de lagde individuelle millimeterstore alginatpartikler ind i et mikrofluidkammer og pumpede derefter kunstigt havvand gennem det. "I vores forsøg den marine sne bevægede sig ikke gennem havet; snarere skyllede havet rundt om den marine sne. Men den relative hastighed er den samme, "siger Alcolombri.

Vask biprodukterne væk

Forskerne koloniserede alginaatpartiklerne med genetisk modificerede, grønglødende bakterier. Disse nedbrød partiklerne meget hurtigere, da vand strømede gennem kammeret; nedbrydningen tager cirka ti gange længere tid i stille vand. Dette skyldes, at det strømmende vand skyller nedbrydningsprodukterne væk, forlader bakteriernes enzymer til at komme i gang direkte på partiklerne, uden at skulle bruge tid på at nedbryde molekyler, der allerede er adskilt.

På baggrund af disse observationer, Alcolombri og hans kollega François Peaudecerf har designet en ny model af den biologiske kulstofpumpe, der overvejer, hvordan synkningen påvirker nedbrydningen af ​​de marine snefnug. Modelberegningerne foreslår to ting:For det første, at forbedringen af ​​partikelnedbrydning på grund af synkning reducerer carbonpumpens teoretiske transporteffektivitet to gange. Og for det andet, at meget af de døde alger nedbrydes i de øverste lag i havet - hvilket er i overensstemmelse med målinger af reel kulstrøm i havet.

Små ting, enorm indflydelse

Teamets forskning var ikke rettet mod at øge ydelsen af ​​den biologiske kulstofpumpe:"Vi er interesserede i at skaffe en grundlæggende forståelse af naturlige processer; vi ville vide, hvordan den biologiske pumpe fungerer, "siger Alcolombri." For dette er vigtigt, hvis vi mere præcist skal forudsige, hvordan vores oceaner vil reagere på klimaændringer ".

Det viste sig, at nedbrydningshastigheden for marinesne - og indirekte, det globale kuldioxidindhold i atmosfæren - bestemmes af mikroskopisk transportdynamik. Hvilket viser, endnu engang, hvordan selv de mindste ting i miljøet påvirker det store billede.