Rappresentazione di ciò che è stato studiato. Credito:Oregon State University
I ricercatori di microbiologia dell'Oregon State University hanno gettato nuova luce sui meccanismi del ciclo del carbonio nell'oceano, utilizzando un nuovo approccio per tracciare quali microbi stanno consumando diversi tipi di carbonio organico prodotto dalle comuni specie di fitoplancton.
La ricerca è un passo importante verso la previsione di quanto carbonio lascerà l'oceano per l'atmosfera come anidride carbonica gas serra e quanto finirà sepolto nei sedimenti marini, ha detto Ryan Mueller, professore associato presso il Dipartimento di Microbiologia dell'OSU e leader dello studio.
I risultati sono stati pubblicati oggi nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .
"La nostra ricerca mostra che diverse specie di microbi nell'oceano sono molto particolari ma prevedibili nelle fonti di cibo che preferiscono mangiare, " ha detto il primo autore Brandon Kieft, un recente dottorato di ricerca nello stato dell'Oregon. laureato che ora è ricercatore post-dottorato presso l'Università della British Columbia. "Poiché il cambiamento climatico globale continua ad alterare gli ambienti oceanici a un ritmo rapido, cambierà anche la disponibilità di fonti di cibo per i microbi, in ultima analisi, favorendo alcuni tipi rispetto ad altri."
Il fitoplancton sono organismi microscopici alla base della catena alimentare dell'oceano e un componente chiave di una pompa biologica del carbonio fondamentale. La maggior parte galleggia nella parte superiore dell'oceano, dove la luce del sole può raggiungerli facilmente.
Le minuscole piante autotrofi - producono il proprio cibo - hanno un grande effetto sui livelli di anidride carbonica nell'atmosfera aspirandola durante la fotosintesi. È un lavandino naturale e uno dei principali modi in cui la CO 2 , il gas serra più abbondante, viene rimosso dall'atmosfera; l'anidride carbonica atmosferica è aumentata del 40% dagli albori dell'era industriale, contribuendo pesantemente al riscaldamento del pianeta.
"Stiamo studiando i consumatori, i microbi eterotrofi, del materiale organico prodotto dai produttori primari, il fitoplancton microbico, " ha detto Mueller. "Entrambi i gruppi sono microbi, il primo consuma principalmente carbonio organico come fonte di cibo, mentre questi ultimi "fissano" il proprio carbonio organico. I microbi costituiscono la base della rete alimentare e della pompa del carbonio biologico, e il nostro lavoro si concentra principalmente sull'esplorazione di ciò che i consumatori stanno facendo in questo sistema".
L'oceano di superficie immagazzina quasi tanto carbonio quanto esiste nell'atmosfera. Mentre l'oceano attira l'anidride carbonica atmosferica, il fitoplancton usa la CO 2 e la luce solare per la fotosintesi:li convertono in zuccheri e altri composti che le cellule possono utilizzare per produrre energia, produzione di ossigeno nel processo.
Questo cosiddetto carbonio fisso costituisce la dieta dei microbi eterotrofi e degli organismi superiori della rete trofica marina come pesci e mammiferi, che alla fine riconvertono il carbonio in CO . atmosferica 2 attraverso la respirazione o contribuiscono allo stock di carbonio sul fondo dell'oceano quando muoiono e affondano.
L'attività respiratoria collettiva dei consumatori microbici eterotrofi è il modo principale in cui il carbonio organico disciolto fissato dal fitoplancton viene restituito all'atmosfera come CO 2 .
Mueller, Kieft e collaboratori presso i laboratori nazionali Oak Ridge e Lawrence Livermore e le università del Tennessee, Washington e Oklahoma hanno utilizzato l'etichettatura degli isotopi stabili per tracciare il carbonio mentre si faceva strada nella materia organica prodotta dal fitoplancton e, in definitiva, i microbi eterotrofi che lo consumano.
Gli scienziati hanno usato quegli isotopi per dire quali organismi stavano mangiando diatomee e quali stavano consumando cianobatteri, due specie di fitoplancton che si combinano per produrre la maggior parte del carbonio fisso dell'oceano. I ricercatori potevano anche dire quando si stava verificando il consumo, ad esempio, a volte le cellule del fitoplancton producevano sostanze note come lisati durante la loro fase di morte o essudati durante la loro fase di crescita.
"I nostri risultati hanno importanti implicazioni per comprendere come i microbi marini e le alghe fotosintetiche funzionano insieme per influenzare il ciclo globale del carbonio e come questa rete alimentare oceanica può rispondere ai continui cambiamenti ambientali, "Ha detto Kieft. "Questo ci aiuterà a prevedere quanto carbonio tornerà nell'atmosfera e quanto sarà sepolto nei sedimenti marini per secoli".
