Forskere undersøger, hvordan ferskvandskiselalger forbliver i lyset
Forårsvejr bringer kærkomne forhold for blomster og planteliv til at blomstre over landet. Den rigtige blanding af temperatur, fugt og lys hjælper med at holde den grønne verden levende.
Plantelivet under vandet reagerer generelt på lignende miljømæssige tilskyndelser, men en mærkelig opdagelse i Lake Erie omkring 2012 fik mikrobiologer til at studere en usæsonmæssig visning af vinteroverflod. Opblomstringer af kiselalger – mikroskopiske, fotosyntetiske alger – var i live og godt under (og inden for) søens isdække.
"Nogle af de vigtigste vinter-forår-kiselalgeropblomstringer, som Aulacoseira islandica, har et symbiotisk forhold til heterotrofe bakterier, der er i stand til at danne små iskrystaller, som over tid får kiselalgerfilamenterne til at blive flydende - ligesom isterninger flyder i din yndlingsdrik ," sagde Brittany Zepernick, en post-doc forsker og SEC Emerging Scholar i UT's Department of Microbiology.
Disse "kiselalger-isterninger" flyder til Lake Erie-isdækket og indlejrer sig i det, og sætter dem i position til at absorbere det lys, der er nødvendigt for at udføre fotosyntese gennem vintermånederne. Det var gode nyheder for kiselalger, som er en vital komponent i det kumulative økosystem i søer og oceaner over hele kloden
Denne mærkelige tilpasning er dog truet, da opvarmning af globale temperaturer har ført til udbredt isnedgang på tværs af de store søer, efterladt Lake Erie i en næsten isfri tilstand i flere seneste vintre og efterladt kiselalger fast i grumsete, lys-berøvede farvande. I disse nye "klimatisk ukendte farvande" holdt de tilpasninger, der gavnede disse vinterkiselalger så længe, pludselig op med at tjene dem.
Så hvad er en kiselalger at gøre? Zepernick og kolleger vendte sig til bredden af Lake Erie for at undersøge den udviklende situation. Med hjælp fra den amerikanske og canadiske kystvagt prøvede de det isdækkede (i 2019) og isfrie (i 2020) vintervand i Lake Erie for at lære, hvordan kiselalger reagerede på skiftende miljøforhold. De har for nylig offentliggjort deres arbejde i The ISME Journal .
To hovedkiselalgerslægter dominerer vinteropblomstringen:Aulacoseira islandica og Stephanodiscus spp.
"Forekomsten af Stephanodiscus spp. var cirka 70 procent lavere i den isfri vandsøjle i 2020 sammenlignet med den isdækkede vandsøjle i 2019," sagde Zepernick. "På samme måde var mængden af Aulacoseira islandica omkring 50 procent lavere i den isfri vandsøjle sammenlignet med den isdækkede vandsøjle."
Med isdække over De Store Søer på rekordlave niveauer – fra omkring 80 % dækket af is i 2018 og 2019 til kun 8 % dækket i 2023 – forventer forskerne, at denne tendens vil fortsætte i fremtidige vintre.
Det næste trin er at studere, hvordan dette påvirker Lake Erie, som slutter sig til de andre Laurentian Great Lakes i USA og Canada for samlet at indeholde cirka 20 % af klodens ferskvand.
"På trods af den kritiske betydning af dette system, vidste vi ikke, at kiselalgeblomster engang dannedes i vinter-forårsmånederne før omkring 2012," sagde Zepernick. "Mange forskere har omtalt vintervandsøjlen som en 'ny grænse' eller en 'sort boks'. Hvad vi ved er, at kiselalger er af afgørende betydning for regionale søøkosystemer og det globale klima."
Kiselalger udgør anslået 20 % af den globale kulstofbinding og iltproduktion, spiller en øget rolle i globale biogeokemiske kredsløb og repræsenterer en kritisk komponent i det akvatiske økosystem i ferskvandssystemer.
"Derfor vil de store ændringer, der allerede er i gang i kiselalgersamfundene om vinteren og foråret i Lake Erie og andre søer over hele kloden, resultere i storskala biologiske og biogeokemiske ændringer," sagde Zepernick.
Lyset for enden af den iskolde tunnel kunne stole på kiselalgernes potentiale til at tilpasse sig. Zepernicks seneste arbejde indikerer, at de muligvis kan danne klynger med klæbende proteiner kaldet fascicliner for at "flåde" til overfladen af det mudrede vand via "undervandsbølger" produceret af vind, konvektion og undervandsstrømme.
En anden tilpasning, Zepernick antydede, var, at kiselalger kunne øge deres brug af protonpumpende rhodopiner (PPR'er) - let høstende, nethindeholdige proteiner, der kunne tjene som et alternativ til klassisk fotosyntese. Hun forsøger i øjeblikket at isolere ferskvandskiselalger fra Lake Erie-prøver, der besidder PPR'er for at skabe et model ferskvandskiselalger-PPR-system til yderligere undersøgelse. Hendes resultater kunne give fingerpeg om kiselalgernes næste træk i et hurtigt skiftende klima.
"PPR'er er et varmt emne inden for marin litteratur, men vi ved meget lidt om, hvordan disse mekanismer gælder for ferskvandssystemer og taxa," sagde hun. "Jeg er interesseret i at belyse de fordele PPR'er kan give både ferskvands- og marinekiselalger på tværs af en række nye – og fremtidige – klimatiske stressfaktorer."
Flere oplysninger: Brittany N Zepernick et al., Fald i isdække er ledsaget af lysbegrænsningsreaktioner og samfundsændringer i ferskvandskiselalger, The ISME Journal (2024). DOI:10.1093/ismejo/wrad015
Journaloplysninger: ISME Journal
Leveret af University of Tennessee i Knoxville
Varme artikler
-
Dækafgrøderødder er en vigtig nøgle til at forstå økosystemtjenesterLedende forsker Joseph Amsili tager kerneprøver af dækafgrøder på Russell E. Larson Agricultural Research Center. Undersøgelsen afslørede, at dækafgrødeblandinger øgede den samlede kulstoftilførsel ti -
Tre ud af fire siger, at klimavendepunkter er tæt påUndersøgelsen, udført før udgivelsen af en bombe FN-klimarapport i sidste uge, viste, at mere end halvdelen af de adspurgte i G20-landene føler sig meget eller ekstremt bekymrede over planetens ti -
Return of the Blob kan intensivere klimaændringernes indvirkning på fiskeriet i det nordøstlige S…Sockeye laks. Kredit:ArtTower/Pixabay En stor marin hedebølge ville fordoble hastigheden af klimaændringernes indvirkning på fiskearter i det nordøstlige Stillehav inden 2050, siger en nyligt ud -
NASA finder vindskydning i den tropiske storm GabekileDen 18. feb. 2020, MODIS-instrumentet, der flyver ombord på NASAs Aqua-satellit, gav et synligt billede af den forsvindende tropiske cyklon Gabekile i det sydlige Indiske Ocean. Kredit:NASA NRL Vi
- Undersøgelse viser, at grønne tage kan reducere indendørs luftforurening
- Karakteristika for en stjerne
- Google opløser etisk komité for kunstig intelligens
- Gennemgang evaluerer, hvordan kunstig intelligens kan øge succesen med kliniske forsøg
- Mikroplastik kommer alle vegne fra – ja, det inkluderer sexlegetøj
- Mindre, mere kraftfulde enheder muligt med ny teknik