Ветры вместе с вращением Земли толкают глубоководные воды океана — и СО2, которые они улавливают — вверх, заменяя поверхностные воды, движущиеся от берега. Процесс, известный как апвеллинг, происходит на западных побережьях континентов.
И это часть нескончаемой петли, в которой уровень CO2 в поверхностном океане повышается и понижается в естественном ритме.Но когда уровень CO2 повышается, pH океана падает, вызывая закисление океана.
Стремясь изучить, как краткосрочные периоды повышенного содержания CO2 в результате апвеллинга влияют на бактерии в воде, исследователи Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили, что дополнительный CO2 и соответствующее снижение pH увеличивают дыхание этих организмов. Это означает, что больше ресурсов перерабатывается, а не остается в пищевой сети.
Результаты появятся в журнале PLOS ONE.«Несмотря на свои микроскопические размеры, эти бактерии управляют основным круговоротом углерода на поверхности океана», — сказала ведущий автор Анна К. Джеймс, аспирант Межведомственной программы для аспирантов UCSB по морским наукам. «Я хотел посмотреть, сколько растворенного органического углерода съедают бактерии и какую долю они выделяют на биомассу».Помимо измерения биомассы организмов, Джеймс рассчитал дыхание бактерий.
Когда эти микробы дышат, органический углерод, который они потребляют, превращается обратно в CO2, который — в виде газа — может вернуться в атмосферу или снова раствориться в поверхности океана.«Повышенное дыхание бактерий может ограничить способность океанов накапливать органический углерод, превращая его обратно в CO2», — пояснил Джеймс.
Чтобы измерить поток углерода через бактерии, Джеймс провел эксперименты по реминерализации — инкубации культур с морской водой, в которых используется фильтрованная поверхностная морская вода. Она собрала естественные бактериальные сообщества на поверхности океана, добавила их в фильтрованную морскую воду и измерила, сколько углерода потребляли бактерии. Исходя из этого, Джеймс тоже смог рассчитать их биомассу, численность и дыхание.
«Важно знать, что такое дыхание бактерий, потому что оно имеет ряд последствий для углеродного цикла океана», — сказал Джеймс. «Первый — это перемещение органического углерода с поверхности в глубину океана посредством физического перемешивания или опускания. Второй — если органический углерод содержится в бактериальной биомассе, он может потребляться другими организмами, которые поедают бактерии».Результат: факторы, влияющие на скорость повторного использования микробов, изменяют судьбу органических веществ в водной толще океана. «Действительно удивительно осознавать, что крошечные бактерии реагируют на доступную концентрацию CO2 и, в свою очередь, влияют на количество углерода, поглощаемого океаном», — сказала соавтор исследования Ута Пассоу, океанограф-исследователь из Института морских наук UCSB.
«Работа Анны демонстрирует неожиданное, но важное открытие, которое показывает, что морские бактерии могут напрямую реагировать на быстрое снижение pH океана», — сказал соавтор Крейг Карлсон, профессор кафедры экологии, эволюции и морской биологии UCSB. «Увеличивая скорость рециркуляции, бактерии превращают часть органического вещества обратно в СО2, что оказывает влияние на пищевую сеть и биогеохимические процессы океана».