Prøv at grave dybere, eller hvor meget ilt er i oceaniske sedimenter? • Elena Naimark • Videnskabsnyheder om "Elementer" • Mikrobiologi, Geologi

Prøv at grave dybere, eller hvor meget ilt er i oceaniske sedimenter?

Det amerikanske forskningsfartøj Knorr, der er opkaldt efter den berømte oceanograf Ernest Knorr. I 2006 blev det udstyret med en speciel øvelse, der kan hæve kerne søjler fra bunden op til 46 m i højden. Det er den mest kraftfulde hydrografiske bundboremaskine i USA. Ved hjælp af denne øvelse blev der foretaget en undersøgelse, hvis resultater blev offentliggjort i Videnskab. Billede fra www.whoi.edu

Ekspeditionsarbejde i den subtropiske zone i Stillehavet bragte et uventet resultat. I modsætning til de kendte fakta og modeller indeholder det 100 meter tykke lag af sedimenter på havbunden i det nordlige Stillehavsstrøm ilt. Dette er overraskende, fordi ilt i sedimenterne normalt forsvinder i en dybde af flere tituscentimeter. Forskere har opbygget en konsekvent model for iltforbrug og fandt ud af, at løsningen består i en ekstremt lav hastighed af ophobning af nedbør – ca. 1 mm pr. Tusinde år. Levende mikroorganismer, der findes i sedimentet, skal være aerobe. Ifølge de beregnede indikatorer for mængden af ​​ilt, der forbruges af dem, er deres metaboliske hastighed ekstremt lav, og deres livscyklus er rekordlængde.

Hvor meget ilt er i havlaget? Det ser ud til at være et simpelt spørgsmål – selvfølgelig meget lidt. Tag dig et hul og straks se (og lær) det hydrogensulfidmørke lag. Oxideringen af ​​organisk materiale, der tydeligt eksisterer i sedimenter, både marine og overflade, bruger alle ilt; I mangel af ilt overtager de anaerobiske indbyggere på planeten, og de, som det passer dem, omdanner organisk materiale med frigivelsen af ​​reduceret svovl. Som et resultat frigives hydrogensulfid i sedimentets undergrundslag, og sorte metalsulfider deponeres. Derfor er det velkendt, at der simpelthen ikke er ilt under 2-10 cm i sedimentet – der er anaerobernes rige. Oxygenkoncentrationen begrænser tilstedeværelsen af ​​aerob liv og multicellulære organismer i de dybe lag af sedimentet. Alt dette er de grundlæggende sandheder i det nederste liv.

Imidlertid findes uventede ting nogle gange, når de begynder at teste disse sandeste sandheder. Så det skete, da specialister fra det danske Aarhus Universitet og American University of Rhode Island tog en ekspedition rundt om Stillehavet for at indsamle data på dybbundsedimenter. Forskere, der bruger en mikroprobe, målte iltindholdet i kerneprøver af bundbundene.Som det er sædvanligt i miljøpraksis, blev disse prøver sammenlignet med fordelingen af ​​vandproduktivitet inden for dataindsamling.

Denne figur koncentrerer meget information: 1) ekspeditionsrute over Stillehavet og prøveudtagningspunkter (flerfarvede for nemheds skyld), 2) oxygenindholdet i sedimenterne i forskellige bundprøver (farve prikker svarer til farve diagrammer), 3) distribution af primærproduktion i breddegrad og længdegrad inden for prøveudtagning. Billede fra artiklen i diskussion Videnskab

Primær produktivitetsdata blev taget fra satellitfarveundersøgelser af havfladen (se Ocean Color Image Gallery.

Farven på havfladen godt afspejler overflod og aktivitet af fytoplankton; Algoritmer til konvertering af optiske indikatorer til produktivitetsindikatorer er længe blevet udviklet. Forskere har brugt disse metoder til eget brug.

Ækvatoriale prøver viste den sædvanlige fordeling af ilt i sedimenterne – i en dybde på 6-9 cm er ilt ikke længere overhovedet. Men i området for den nordlige stillehavsstrøm opnåede forskere uventede resultater. Det viste sig, at i disse områder – punkt 11 og 10 på grafen – er der ilt i nedbør selv i en dybde på 30 m og derunder.Teoretisk set kan disse tal forklares ved et fald i produktiviteten: lav produktivitet kræver mindre ilt for oxidation af organisk materiale. Det viser sig, at ilt kunne forblive i dybden, ikke blive spildt helt. Men nej – i de samme produktive områder i Atlanterhavet er iltindholdet i sedimenterne mere eller mindre normalt – ilt slutter i en dybde på 20-50 cm. Så det er ikke kun den reducerede produktivitet, der kan forklare tallene. Forskere har antydet, at sagen her er i sedimenteringssatser: i områderne i det nordlige Stillehavsstrøm er det ekstremt lille. Så viser det sig, at alt organisk stof forbruges (oxideres) af overflademikroorganismer, og det faktum at der er dybde i økologisk mad forbliver ubetydelig. I så fald vil de dybtliggende indbyggere ikke bruge noget på ilt.

Ved at konstruere en simpel model af ilt-carbonforholdet under hensyntagen til permeabiliteten af ​​specifikke bundsedimenter og finde sine numeriske parametre ved anvendelse af data fra regionerne 11 og 10 kan man faktisk beregne sedimenteringshastigheden. Det viste sig omkring 1-5 mm pr. Tusinde år. I punkt 11 er denne tal endnu lavere – 0,2 mm pr. Tusinde år.Faktisk er det i tusind år rigtigt muligt at forbruge næsten alt organisk stof, der består af 1 mm nedbør. Beregninger har vist, at ved denne sedimenteringshastighed forbruges 90% af alt organisk stof i de øverste 6 cm sediment. I området for den nordlige stillehavsstrøm er dybden af ​​nedbør 88-100 m, og ilt går ind i dem op til forældrenes rock. Alderen af ​​de nederste lag af nedbør er ca. 80-100 Ma.

Oxygenindholdskurve i sediment i form af volumetriske enheder pr. År. Oxygenindholdet er i ligevægt, og derfor svarer de beregnede parametre til den maksimale oxygenudnyttelsesgrad ved en bestemt dybde. krus – er forbruget af ilt i form af en celle pr. dag ifølge hver prøve. på lodret akse dybde i meter. Billede fra artiklen i diskussion Videnskab

Så i den dybe sediment er der en imponerende mængde ilt. Det betyder, at der er et aerob liv (hvis der er liv overhovedet). For anaerob metabolisme af ilt i disse sedimenter for meget. Beregnet antal celler i kerneprøver: i overfladelagene var ca. 108 celler pr. kubikcentimeter og i en dybde på 20 m – 103 celler pr. kubikcentimeter (beregnet ved metoden for fluorescensmikroskopi). Ved at anvende de beregnede indikatorer for iltudnyttelse i sedimentmængder opnår vi de maksimale oxygenforbrugsforbrug ved mikroorganismer. De viser sig at være ret små – ca. 10-19-10-18 bede åh2 pr. celle pr. dag (en tusind femtomol). Forfærdelige. Og samtidig spændende interessant: nogle celler kan leve ved en så lav metabolisk hastighed. Disse er meget træg celler, bare optage holdere til langvarig lidelse. En sådan celle med sin ultralow metabolisme skal leve meget lang tid, så længe som et træ eller endnu længere. Vi er vant til mikroorganismer, der har to eller tre generationer på en dag, og her tværtimod vil en mikrobe overleve flere generationer af forskere. Dette er nogle væsner med egenskaber ukendt for videnskaben.

Det skal dog bemærkes, at formodningerne om super langsom metabolisme og eksistensen af ​​langlivede bakterier er baseret på beregninger, der igen er baseret på logisk acceptable modeller. Her kan alting – både modellerne selv og deres parametre – vise sig at være forkert.Som altid i sådanne tilfælde skal man vente på gentagen forskning og bred videnskabelig diskussion. Hvis resultaterne af beregningerne bekræftes, og mikrobiologer finder en måde at observere livet af disse fantastiske langelever (og det er en metodisk meget vanskelig opgave), så beskæftiger vi os med et helt nyt økosystem: et økosystem med dyb undergrund. Lad mig minde om, at "Elements" allerede har offentliggjort en meddelelse om en sådan langlivet mikrobe med en langvarig livscyklus (se: En mikrobe, der lever af sig selv, Elements, 13 oktober 2008) blev fundet i jordens indre. Men i så fald var det stadig om anaerobt liv i de dybe biospheres, og ikke om aerob. Det er muligt, at den anaerobe lange leveren fandt tvillinger, der lever i iltforhold.

Kilde: Hans Røy, Jens Kallmeyer, Rishi Ram Adhikari, Robert Pockalny, Bo Barker Jørgensen, Steven D'Hondt. Aerob mikrobiel respiration i den 86-millioner-årige dybhavsrøde ler // Videnskab. 2012. V. 336, s. 922-925.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: