Dyb biosfære formet af opløst organisk materiale fra Jordens overflade

Et forskerhold med hovedforfatter Helena Osterholz fra Leibniz Institute for Baltic Sea Research (IOW) rapporterer i det seneste nummer af tidsskriftet Nature Communications på mulige veje, hvormed mikrobielle samfund i den næringsfattige "dybe biosfære" kan sikre overlevelse. Blandt andet blev opløst organisk stof (DOM) undersøgt i forskellige dybe grundvande. Deres resultater viser, at i de øverste lag af grundfjeldet omdannes det meste af det labile stof. Herunder dominerer blandingsprocesser. Den resterende ildfaste DOM fører til valget af et kernemikrobiom, der kan fodre på denne svært fordøjelige mad.

Dybt under overfladen biosfæren, der omgiver os, hvor livscyklussen hovedsageligt drives af fotosyntese, eksisterer en "dyb biosfære", der strækker sig flere kilometer ned i litosfæren. Den indeholder omkring en fjerdedel af den samlede globale mikrobielle biomasse og er dermed en vigtig bidragyder til Jordens kulstofbudget. Via dybt grundvand kommer denne biosfære i kontakt med et bredt spektrum af opløst organisk stof (DOM). Denne DOM repræsenterer teoretisk set en vigtig fødekilde for mikroorganismer. Alligevel ved man ikke meget om den rolle, som sammensætningen og den tilhørende biotilgængelighed af disse stoffer spiller i ernæringen af ​​den dybe kontinentale biosfære, som generelt er karakteriseret ved udtømning af næringsstoffer og energi, dvs. ret fjendtlige forhold.

Det skyldes ikke mindst, at adgangen til denne verden er ekstremt vanskelig. Äspö Hard Rock Laboratory på den svenske østersøkyst byder dog på fremragende forskningsforhold. Et 3,6 km langt tunnelsystem, der delvist strækker sig under Østersøen, giver adgang til grundvandet i den dybe undergrund af det skandinaviske skjold.

Et tysk-svensk hold med forskere fra Linnaeus University, Kalmar, Swedish University of Agricultural Sciences, Uppsala, Äspö Hard Rock Laboratory, Oskarshamn, Terralogica AB, Carl von Ossietzky University, Oldenburg og IOW opnåede vandprøver fra forskellige dybder af dette tunnel.

Afhængigt af positionen inden for tunnelsystemet tog de prøver af grundvand, der enten var påvirket af nedbør eller brakvandet i nutidens Østersø, eller som var i kontakt med saltvand fra et forgængerhav. Deres hypotese:De mikrobielle samfund i de dybe sprækker på kontinentet bliver fodret fra jordens overflade - af DOM. For at teste dette sammenlignede holdet koncentrationen og den molekylære sammensætning af DOM sammen med stabile og radiogene kulstof- og vandisotopniveauer, vandkemi og mikrobiel samfundsstruktur i sprækkevandsprøver af forskellig dybde, alder og oprindelse.

"Ved at anvende forskellige undersøgelsesmetoder var vi i stand til at vise, at DOM indeholder en stærk frygtindgydende signatur i alle prøver - fra nylig Østersøpåvirket til gamle saltholdige frakturvande i det fennoskandiske skjold, som har været lagret i grundfjeldet i mere end 100.000 år," forklarer Warnemünde-marinkemikeren Helena Osterholz. "Men det er også slående, at der altid kan findes et kernemikrobiom, selvom grundvandets kemi var helt anderledes."

Forfatterne tilskriver fundet det faktum, at de let nedbrydelige kulstofforbindelser i DOM på vej fra overflade til grundvand nedbrydes og efterlader det ildfaste organiske stof. Denne dominerende forsyning af relativt svært fordøjeligt organisk stof udløste igen den selektive dannelse af et kernemikrobiom.

Helena Osterholz siger:"Med hensyn til vigtigheden af ​​DOM i næringsstofforsyningen af ​​akvatiske systemer, kradser vi kun i overfladen. I den dybe biosfære under Sverige var vi i stand til at vise, at en multi-metode tilgang giver ny indsigt. Det gøres bedst i spændende samarbejder som dette, hvor mikrobiologer, geologer og kemikere gik sammen for at kombinere deres ekspertise." + Udforsk yderligere

Grundvand, ikke iskapper, er den største vandkilde på landjorden, og det meste af det er gammelt