Forskare har upptäckt att heterotrofa mikrober spelar en större roll i kolbindning i djuphavet än vad man tidigare trott, vilket utmanar länge hållna antaganden. Ledd av Alyson Santoro vid UC Santa Barbara avslöjar studien att ammoniakoxiderande arkéer bidrar mindre än väntat till processen. Resultaten, publicerade i Nature Geoscience, hjälper till att förklara skillnader i kol- och kvävecykler i mörka havsvatten.
Havet fungerar som jordens primära kolsänka och absorberar cirka en tredjedel av människans koldioxidutsläpp för att mildra den globala uppvärmningen. Forskare har länge undrat över hur oorganiskt kol fixeras i de solfria djupen där fotosyntes inte kan ske. Traditionellt har experter trott att autotrofa arkéer, som oxiderar ammoniak för energi, dominerar denna icke-fotosyntetiska kolbindning.
Emellertid överskred mätningar av kolbindingshastigheter i djupa vatten den energi från kväve som var tillgänglig, vilket skapade en obalans i den mikrobiella energibalansen. Denna decennielånga gåta drev Alyson Santoro och hennes team, inklusive huvudförfattaren Barbara Bayer, att undersöka vidare. De genomförde experiment i djuphavet med hämmaren phenylacetylene för att specifikt blockera ammoniakoxiderare utan att påverka andra mikrobiella processer.
Överraskande nog minskade inte kolbindingshastigheterna som förväntat efter att ha hämmat dessa arkéer. "Det fanns en diskrepans mellan vad folk mätte när de åkte ut på fartyg för att mäta kolbindning och vad man förstod vara energikällorna för mikrober", förklarade Santoro. Resultaten tyder på att andra mikrober, särskilt heterotrofer som förbrukar organiskt material från ruttnande organismer, står för en betydande del av upptaget av oorganiskt kol.
"Vi tror att det här betyder att heterotroferna tar upp mycket oorganiskt kol utöver det organiska kol de vanligtvis förbrukar", sade Santoro. Detta förändrar förståelsen av basen i djuphavets näringsväv, där dessa mikrober införlivar koldioxid i sina celler och potentiellt läcker organiska föreningar för att upprätthålla bredare ekosystem.
Studien täpper till ett hål mellan kvävetillgång och uppskattningar av fixering av löst oorganiskt kol. "Siffrorna stämmer nu, vilket är fantastiskt", noterade Santoro. Framtida forskning kommer att utforska interaktioner med andra elements cykler, som järn och koppar, och hur fixerat kol kommer in i näringsväven. Samarbetspartners inkluderade forskare från University of Vienna och Woods Hole Oceanographic Institution.