Οι επιστήμονες ανακάλυψαν μια απροσδόκητη πηγή τροφής στη βαθιά θάλασσα που θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές κατανοούν τόσο τα θαλάσσια οικοσυστήματα όσο και τον κύκλο του άνθρακα της Γης. Μια νέα μελέτη από το Πανεπιστήμιο της Νότιας Δανίας (SDU) δείχνει ότι τα μικρόβια των βαθέων υδάτων δεν ζουν σε τέτοια περιβάλλοντα φτωχά σε θρεπτικά συστατικά.
Η έρευνα έχει δείξει ότι τα μικροσκοπικά σωματίδια που βυθίζονται, γνωστά ως θαλάσσιο χιόνι, διαλύουν τον άνθρακα και το άζωτο καθώς κατεβαίνουν στον βαθύ ωκεανό. Αυτά τα εκπλυμένα θρεπτικά συστατικά γίνονται μια άμεση πηγή τροφής για τα μικρόβια που ζουν στο περιβάλλον θαλασσινό νερό.
Η πίεση της βαθιάς θάλασσας ξεκλειδώνει κρυμμένα θρεπτικά συστατικά
Ο θαλάσσιος πάγος αποτελείται από μικροσκοπικές συστάδες νεκρών φυκιών, μικροβίων και άλλης οργανικής ύλης που παρασύρονται μέσω του ωκεανού. Σύμφωνα με τη μελέτη, μόλις αυτά τα σωματίδια φτάσουν σε βάθος περίπου 2 έως 6 km, η τεράστια υδροστατική πίεση αρχίζει να αναγκάζει τη διαλυμένη οργανική ύλη να βγει από αυτά.
«Η πίεση λειτουργεί σχεδόν σαν ένας γιγάντιος αποχυμωτής», λέει ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης, βιολόγος και αναπληρωτής καθηγητής Peter Stiff από το ερευνητικό κέντρο Nordsea και το Δανικό Κέντρο Έρευνας Hadal, «Σφίγγει τις διαλυμένες οργανικές ενώσεις από τα σωματίδια και τα μικρόβια μπορούν να τις χρησιμοποιήσουν αμέσως».
Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται Η επιστήμη προχωρά Στο άρθρο, «Η υδροστατική πίεση προκαλεί ισχυρή διαρροή διαλυμένης οργανικής ύλης από σωματίδια «θαλάσσιου χιονιού».
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι ο βυθιζόμενος θαλάσσιος πάγος μπορεί να χάσει το 50% του αρχικού του άνθρακα και το 58% έως 63% του αρχικού του αζώτου κατά την κάθοδό του στα βαθιά του ωκεανού.
Η ανακάλυψη θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει την κατανόηση του κύκλου του άνθρακα
Τα αποτελέσματα έχουν επίσης σημαντικές επιπτώσεις στον κύκλο του άνθρακα της Γης.
Οι επιστήμονες έχουν υποθέσει εδώ και πολύ καιρό ότι το μεγαλύτερο μέρος του άνθρακα που μεταφέρεται από τον θαλάσσιο πάγο είναι τελικά θαμμένο σε βαθιά ιζήματα των ωκεανών. Ωστόσο, εάν εκπλυθούν μεγάλες ποσότητες άνθρακα πριν τα σωματίδια φτάσουν στον πυθμένα της θάλασσας, λιγότερος άνθρακας μπορεί να αποθηκευτεί μόνιμα στα ιζήματα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.
Αντίθετα, μεγάλο μέρος αυτού του διαλυμένου άνθρακα αιωρείται σε βαθιά νερά των ωκεανών, όπου μπορεί να παραμείνει για εκατοντάδες ή και χιλιάδες χρόνια πριν επιστρέψει αργά στην επιφάνεια του ωκεανού και τελικά στην ατμόσφαιρα. Αντίθετα, ο άνθρακας που θάβεται στα ιζήματα του πυθμένα της θάλασσας μπορεί να παγιδευτεί για εκατομμύρια χρόνια, συσσωρευόμενος σε μεγάλες χρονικές περιόδους. Μεγάλο μέρος του πετρελαίου και του φυσικού αερίου που εξορύσσεται σήμερα σχηματίζεται μέσω αυτής της μακροχρόνιας διαδικασίας ταφής.
«Αυτή η διαδικασία επηρεάζει πόσο άνθρακα μπορεί να αποθηκεύσει ο ωκεανός και για πόσο καιρό», λέει ο Peter Stiff, «που είναι σημαντικό για την κατανόηση των κλιματικών διαδικασιών και τη βελτίωση των μελλοντικών μοντέλων».
Προσομοίωση θαλάσσιου χιονιού υπό ακραία πίεση
Για να διερευνήσουν τη διαδικασία, οι ερευνητές αναδημιούργησαν θαλάσσιο πάγο στο εργαστήριο χρησιμοποιώντας διάτομα, μικροσκοπικά φύκια που συσσωματώνονται φυσικά καθώς βυθίζονται στον ωκεανό.
Η ομάδα τοποθέτησε αυτά τα τεχνητά σωματίδια μέσα σε μια ειδικά σχεδιασμένη περιστρεφόμενη δεξαμενή πίεσης που αιώρησε τον θαλάσσιο πάγο αντί να καθιζάνει. Αυτή η ρύθμιση επέτρεψε στους ερευνητές να μετρήσουν πόσο άνθρακα και άζωτο διέφυγε κάτω από συνθήκες παρόμοιες με αυτές που βρέθηκαν στα βαθιά του ωκεανού.
Τα πειράματά τους έδειξαν ότι έως και το ήμισυ της περιεκτικότητας σε άνθρακα ενός σωματιδίου διαφεύγει όταν βυθίζεται. Το μεγαλύτερο μέρος του υλικού που απελευθερώνεται αποτελείται από πρωτεΐνες και υδατάνθρακες που μπορούν εύκολα να καταναλώσουν τα ελεύθερα μικρόβια των βαθέων υδάτων.
Τα βακτήρια ανταποκρίνονται σχεδόν αμέσως
Τα θρεπτικά συστατικά που διαρρέουν επιταχύνουν γρήγορα τη μικροβιακή ανάπτυξη.
Σε μόλις δύο ημέρες, η αφθονία των βακτηρίων αυξήθηκε 30 φορές, ενώ οι ρυθμοί αναπνοής αυξήθηκαν δραματικά. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η διαλυμένη οργανική ύλη από τον θαλάσσιο πάγο παρέχει μια γρήγορη και πολύτιμη πηγή ενέργειας για τα μικρόβια που ζουν σε μεγάλα βάθη.
Οι ερευνητές παρατήρησαν το ίδιο μοτίβο διαρροής σε πολλά είδη διατόμων, υποδηλώνοντας ότι αυτή η διαδικασία είναι πιθανότατα διαδεδομένη σε όλους τους ωκεανούς του κόσμου.
Επόμενος σταθμός: ο Αρκτικός Ωκεανός
Η επόμενη φάση της έρευνας θα μετακινηθεί από το εργαστήριο στον ανοιχτό ωκεανό.
Η ομάδα σχεδιάζει να ψάξει για μοριακά δακτυλικά αποτυπώματα αυτής της διαδικασίας τόσο στην επιφάνεια όσο και στα βαθιά νερά κατά τη διάρκεια μελλοντικών αποστολών στην Αρκτική σε ένα γερμανικό ερευνητικό σκάφος. Polaris. Η ανίχνευση αυτών των υπογραφών στη φύση θα βοηθήσει να επιβεβαιωθεί ότι η διαρροή λόγω πίεσης που παρατηρείται στο εργαστήριο συμβαίνει σε όλο το βάθος του ωκεανού.
Η μελέτη, «Η υδροστατική πίεση προκαλεί ισχυρή διαρροή διαλυμένης οργανικής ύλης από σωματίδια «θαλάσσιου χιονιού», Peter Stief, Juta Nigemann, Margot Bligh, Hagen Buck-Wiz, Urban Wansch, Michael Steinke, Jan-Hendrik Hehmann και Roni N.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών της Δανίας, το Πρόγραμμα Έρευνας και Καινοτομίας Horizon 2020 της Ευρωπαϊκής Ένωσης και το Ανεξάρτητο Ταμείο Έρευνας της Δανίας.
