Bron: Science Daily | Methode: Herschreven
Origineel: “The deep ocean is fixing carbon in ways no one expected”
Researchers have uncovered surprising evidence that the deep ocean’s carbon-fixing engine works very differently than long assumed. While ammonia-oxidizing archaea were thought to dominate carbon fixation in the sunless depths, experiments show that other microbes—especially heterotrophs—are doing far more of…
Een baanbrekende ontdekking door onderzoekers van de Universiteit van Californië in Santa Barbara zet jarenlange aannames over de oceaanklimaat op zijn kop. Het blijkt dat heel andere microben dan verwacht verantwoordelijk zijn voor de koolstofopslag in de donkere dieptes van onze oceanen.
**Oceaan als klimaatbuffer onder de loep**
De oceaan fungeert als de grootste koolstofput ter wereld en absorbeert ruwweg een derde van alle menselijke CO2-uitstoot. Deze natuurlijke bufferfunctie helpt de wereldwijde temperaturen onder controle te houden. “We willen begrijpen hoe koolstof zich verplaatst in de diepe oceaan, want om het klimaat te beïnvloeden moet koolstof van de atmosfeer naar de diepe oceaan,” legt hoofdonderzoeker Alyson Santoro uit.
Santoro en haar team, onder leiding van Barbara Bayer, publiceerden hun bevindingen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Geoscience. Het onderzoek werd gedeeltelijk ondersteund door de Amerikaanse National Science Foundation.
**Tien jaar zoeken naar antwoorden**
De onderzoekers probeerden al bijna een decennium een hardnekkige discrepantie op te lossen. Wanneer wetenschappers op zee de koolstoffixatie maten, klopten de cijfers niet met wat bekend was over de energiebronnen van microben in de diepe oceaan.
“Er was een discrepantie tussen wat mensen maten tijdens scheepsexpedities en wat begrepen werd als energiebronnen voor microben,” aldus Santoro. “We konden het budget gewoon niet kloppend krijgen voor de organismen die koolstof fixeren.”
Het probleem was concreet: microben hebben energie nodig om koolstof te fixeren, maar er leek niet genoeg stikstof-afgeleide energie in de diepe oceaan aanwezig om de hoge koolstoffixatiepercentages te ondersteunen die doorheen de waterkolom werden gemeten.
**Verrassende experimentele uitkomsten**
Voor deze nieuwe studie ontwierp Bayer een gericht experiment. Het team verwachtte dat ammonia-oxiderende archaea – een type micro-organisme – het leeuwendeel van de koolstoffixatie in zonloze wateren voor hun rekening namen. Deze organismen gebruiken ammonia in plaats van zonlicht als energiebron.
“Ze kwam met een manier om hun activiteit specifiek te remmen in de diepe oceaan,” legt Santoro uit. Door gebruik te maken van een gespecialiseerde chemische stof, phenylacetyleen, konden de onderzoekers de activiteit van deze oxideerders beperken zonder andere gemeenschapsprocessen te beïnvloeden.
De resultaten waren verrassend: ondanks het remmen van deze ammonia-oxideerders daalde de koolstoffixatie in de studiegebieden niet zo sterk als verwacht.
**Heterotrofen als onverwachte hoofdrolspelers**
Als ammonia-oxiderende archaea niet verantwoordelijk zijn voor zoveel koolstoffixatie als eerder gedacht, moeten andere microben inspringen. De onderzoekers denken nu dat heterotrofen – micro-organismen die zich voeden met organische koolstof van ontbindende microben en ander zeeleven – ook aanzienlijke hoeveelheden anorganische koolstof opnemen.
“We denken dat dit betekent dat de heterotrofen veel anorganische koolstof opnemen naast de organische koolstof die ze gewoonlijk consumeren,” zegt Santoro. “Dat betekent dat zij ook verantwoordelijk zijn voor het fixeren van koolstofdioxide.”
Deze ontdekking is bijzonder relevant omdat wetenschappers wel wisten dat dit theoretisch mogelijk was, maar geen kwantitatieve cijfers hadden over welk deel van de koolstof in de diepe oceaan door heterotrofen versus autotrofen werd gefixeerd.
**Nieuw licht op het diepe voedselweb**
De bevindingen doen meer dan alleen verduidelijken wie koolstof fixeert op grote diepte. Ze bieden ook nieuwe inzichten in hoe het voedselweb van de diepe oceaan is gestructureerd en in stand wordt gehouden.
“Er zijn fundamentele aspecten van hoe het voedselweb werkt in de diepe oceaan die we niet begrijpen,” stelt Santoro. “Ik beschouw dit als het uitzoeken van hoe de basis van het voedselweb in de diepe oceaan werkt.”
**Verder onderzoek noodzakelijk**
Het onderzoeksteam, dat ook wetenschappers van de Universiteit van Wenen en Woods Hole Oceanographic Institution omvat, plant vervolgonderzoek naar de fijnere aspecten van koolstoffixatie in de oceaan. Daarbij zullen ze onderzoeken hoe de stikstofcyclus en koolstofcyclus interageren met andere elementaire cycli in de oceaan, zoals die van ijzer en koper.
“Het andere wat we proberen uit te zoeken is: als deze organismen de koolstof in hun cellen fixeren, hoe wordt het dan beschikbaar voor de rest van het voedselweb?” vraagt Santoro zich af. “Welke soorten organische verbindingen lekken ze mogelijk uit hun cellen die de rest van het voedselweb zouden kunnen voeden?”
Deze doorbraak markeert een belangrijke stap voorwaarts in ons begrip van hoe de oceaan functioneert als klimaatregulator, en toont aan dat de natuur nog altijd verrassingen in petto heeft, zelfs in haar donkerste dieptes.