Розетка электропроводности, температуры и глубины (CTD), используемая для отбора проб воды из сумеречной зоны океана во время экспедиции GEOTRACES в Тихом океане. Автор: Алекс Фокс
Зона сумерек океана глубокая, темная и, согласно новому исследованию, дефицитная по железу. Солнечный свет не достигает этой области на глубине от 200 до 1000 метров под поверхностью моря, где уровень железа, ключевого микроэлемента, настолько низок, что рост бактерий ограничен. Чтобы компенсировать это, эти бактерии производят молекулы, называемые сидерофорами, которые помогают бактериям извлекать следовые количества железа из окружающей морской воды.
Статья в журнале Nature, в которой подробно описываются эти неожиданные результаты из Тихого океана, может изменить взгляд ученых на микробные процессы в глубинах океана и предложить новое понимание способности океана поглощать углерод.
«Понимание организмов, способствующих поглощению углерода в океане, важно для понимания последствий изменения климата», — сказал Тим Конвэй, доцент кафедры химической океанографии в Колледже морских наук Университета Южной Флориды, который стал соавтором недавнего исследования.
«Когда органическое вещество с поверхности океана опускается в глубины океана, оно действует как биологический насос, который удаляет углерод из атмосферы и сохраняет его в морской воде и отложениях. Измерение скоростей и процессов, которые влияют на этот насос, дает нам представление о том, как и где океан хранит углерод».
Соруководитель исследования Фиби Лэм из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и другие сняли поврежденный участок кабеля насоса с лебедки. Автор: Алекс Фокс
Для проведения исследования ученые собрали образцы воды из верхних 1000 метров водной толщи во время экспедиции по восточной части Тихого океана от Аляски до Таити. То, что они обнаружили в образцах, удивило их.
Концентрация сидерофоров была высокой не только в поверхностных водах, где, как ожидается, будет дефицит железа, но и в водах глубиной от 200 до 400 метров, где концентрации питательных веществ и железа, как считалось, не оказывали большого влияния на рост бактерий.
«В отличие от поверхностных вод, мы не ожидали найти сидерофоры в сумеречной зоне океана», — сказал Конвей.
«Наше исследование показывает, что дефицит железа высок у бактерий, живущих в этом регионе на большей части восточной части Тихого океана, и что бактерии используют сидерофоры для увеличения поглощения железа. Это оказывает опосредованное воздействие на биологический углеродный насос, поскольку эти бактерии отвечают за расщепление органического вещества, когда оно погружается через сумеречную зону».
Недавнее открытие стало частью GEOTRACES — международного проекта по предоставлению высококачественных данных для изучения изменений в биогеохимии океана, вызванных климатом.
-
Слева направо: техник CTD Кайл Маккуигган, техник-исследователь Кит Шейдл и талантливый аналитик данных Джозеф Гам работают вместе, чтобы восстановить соединение розетки CTD с кораблём. Автор: Алекс Фокс
-
Трубки ждут образцов в гидролаборатории Roger Revelle. Химик-техник Scripps ODF Эрин Хант следит за образцами на заднем плане. Автор: Алекс Фокс
-
Один из насосов возвращается на борт научно-исследовательского судна Roger Revelle на закате. Автор: Алекс Фокс
-
Внутри главного лабораторного пузыря некоторые ученые GP15 посчитали необходимым создать напоминания о том, что время действительно идет. Автор: Алекс Фокс
Изучение сидерофоров все еще находится на ранней стадии. Исследователи, участвующие в GEOTRACES, только недавно разработали надежные методы измерения этих молекул в образцах воды, и они все еще работают над тем, чтобы понять, где и когда микробы используют сидерофоры для получения железа.
Хотя исследование сидерофоров является новым, это исследование демонстрирует их явное влияние на перемещение питательных веществ в сумеречной зоне океана.
«Для полной картины того, как питательные вещества формируют морские биогеохимические циклы, будущие исследования должны будут принять во внимание эти результаты», — сказал Дэниел Репета, старший научный сотрудник Океанографического института Вудс-Хоул и соавтор статьи.
«Другими словами, эксперименты вблизи поверхности должны быть расширены, чтобы включить сумеречную зону».
Дополнительная информация: Дэниел Репета и др., Ограничение содержания микробного железа в сумеречной зоне океана, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07905-z. www.nature.com/articles/s41586-024-07905-z
Информация о журнале: Nature
Предоставлено Университетом Южной Флориды
