Ny kunnskap om nedbryting av organisk materiale i havet

Foto: Kristen Ulstein
Prosjektleder Tron Frede Thingstad.- Artikkelen har tittelen ‘Counterintuitive carbon-to-nutrient coupling in an Arctic pelagic ecosystem', forteller prosjekleder Tron Frede Thingstad. Paperet er inkludert i denne ukas pressemeldinger fra Nature, som en del av AOP-programmet (ahead of print). Det betyr at det kommer i den trykte utgaven senere.

Gruppen gjennomførte i fjor et såkalt mesokosme-forsøk i Ny-Ålesund.  Mesokosme er et storskala eksperimentelt oppsett som simulerer virkelige miljøer, men der enkelte miljøfaktorer kan manipuleres.

- Nederst i havets næringskjede er det et nettverk med tett samspill mellom planteplankton, bakterier, protozoer (encellede amøber, flagellater og flimmerdyr) og virus. Det er i denne "usynlige" delen det meste av biodiversiteten, det meste av aktiviteten og det meste av havets biomasse er; og det er prosessene i denne delen som dominerer samspillet mellom havets kjemi og biologi, forklarer Thingstad.

Mer gir mindre

Den overraskende del av resultatene var at, under visse betingelser, førte tilsetning av lett-nedbrytbart organisk materiale (glukose) til at totalmengden organisk karbon i systemet ble redusert; altså: mer organisk karbon gir mindre organisk karbon, framgår det av artikkelen i Nature. For å forstå dette er det viktig å vite at det mikrobielle næringsnettet kan ha to tilstander: 1) en tilstand hvor bakterienes vekst er begrenset av tilgangen på organisk materiale og 2) en tilstand hvor bakterieveksten er begrenset av mineralnæringsstoffer som nitrogen, fosfor eller jern.

- Når bakteriene var i tilstand 1 viste det seg at tilsetning av mer organisk materiale førte til at bakteriene "stjal" mer næringssalter fra planteplanktonet. Nettoresultatet var at primærproduksjonen gikk så mye ned at totalmengden organisk karbon ble redusert, sier Thingstad. - Mindre overraskende, men kanskje vel så viktig i klimasammenheng, var det at organisk materiale tilsatt når systemet var i tilstand 2 ikke ble nedbrutt, men akkumulerte seg som løst organisk karbon.

NoneVanntankene som ble brukt i forsøket klar til å bli tauet ut fra kai i Ny-Ålesund.Thingstad forklarer litt mer spesifikt for de spesielt interesserte: - Mye av bakgrunnen for resultatene ligger i at den støkiometriske (mengdemessige) koblingen mellom karbon og begrensende elementer er ulik i ulike grupper av mikro-organismer. Spesielt tydelig var dette når planteplankton-samfunnet var dominert av diatomeer (kiselalger): Et høyt forhold mellom karbon og mineralnæring i diatomeene, kombinert med et lavt forhold i bakteriene, ga et spesielt stort utslag i karbonbalansen når bakteriene "stjal" næringssalter fra diatomeene. Den forenklede forestilling at partikulært materiale i havet har et fast Redfield-forhold (en C:N:P-sammensetning på 106:16:1) er derfor for upresis til å beskrive disse fenomenene.

Hva skjer med endring i vanntemperatur?

Det har vært hevdet at bakteriene er mer følsomme for lav vanntemperatur enn planteplanktonet og at man derfor forskyver balansen mellom den mikrobiell produksjonen av organisk materiale (planteplanktonet) og nedbrytningen (bakteriene) i Arktiske strøk på en måte som ville gjøre mer av produksjonen tilgjengelig for høyere ledd i næringskjeden (fordi det ikke ble nedbrutt av bakterier).

- Bakterienes evne til å utkonkurrere algene i dette forsøket var på mange måter det motsatte av hva denne hypotesen postulerer, forklarer Tron Frede Thingstad. - På grunn av det relativt varme vannet i Kongsfjorden i 2007 (ca 6 grader Celsius) ble forsøket imidlertid ikke en så kritisk test på denne teorien som vi hadde ønsket.

Ingressbilde: En naturlig vannprøve med bakterier (synlig som planeter) og virus (synlig som fjerne stjerner) tilført fluoriserende egenskaper.

Se Nature.com

Ars Technica forklarer implikasjonene