Растворенное органическое вещество (РОВ) в океане представляет собой очень сложную смесь различных углеродных веществ, которые являются продуктами метаболизма или выделения организмов или образовались в результате процессов разложения. Часть РОВ может потребляться бактериями и реминерализоваться до диоксида углерода. Однако большая часть РОВ, обнаруженная в океане (более 90 процентов), устойчива к использованию бактериями и может быть в среднем от 4000 до 6000 лет. «Бактерии обладают огромным набором ферментативных механизмов для расщепления органического материала и использования его в качестве источника энергии», — сказал доктор Оливер Лехтенфельд из Центра исследований окружающей среды им. Гельмгольца (UFZ), проводивший исследование в Университете Южной Каролины. . «Примечательно, что такой большой резервуар DOM кажется устойчивым к разрушению в океане.
И возникает вопрос: откуда на самом деле возник этот устойчивый DOM?»Исследования показали, что бактерии в лабораторных экспериментах производят DOM, который может оставаться стабильным более года. Лехтенфельд: «Мы хотели выяснить, сопоставим ли РОВ, производимый бактериями в лаборатории, химически с стойким РОВ, который встречается в природе». Для своего исследования исследователи поместили бактерии из моря в искусственную морскую воду, чтобы гарантировать, что вода не содержит РОМ в начале эксперимента.
Бактерии питались с использованием известных источников углерода. «Делая это, мы знали, что DOM, измеренный во время инкубации, был произведен бактериями», — пояснил Лехтенфельд.Через четыре недели РОВ, продуцируемый бактериями, анализировали с использованием химических методов высокого разрешения (спектроскопия ядерного магнитного резонанса и масс-спектрометрия сверхвысокого разрешения) и сравнивали с РОВ, обнаруживаемым в естественных условиях в морской воде. «Наше исследование показывает, что бактерии быстро производили сложный РОВ, который по своему химическому составу был похож на естественный РОВ. Результаты были неожиданными и указывают на то, что бактериальные метаболиты являются источником устойчивых молекул в океане», — сказал д-р Рональд Беннер из Университета Южная Каролина.Как следствие, исследователи получили ответ на свой вопрос о происхождении стойкого РОВ: «Совершенно очевидно, что бактерии являются основным двигателем, удерживающим часть атмосферного углекислого газа в океане в течение длительных периодов времени». — сказал доктор Норберт Херткорн из Мюнхенского центра им.
Гельмгольца. «Хотя процент стойких веществ в нашем эксперименте был явно очень низким, их стабильность предполагает, что они могут накапливаться в океане. Таким образом бактерии эффективно способствуют накоплению углерода в океане и играют важную и пока недооцененную роль для нашего климата. . "Исследователь UFZ Оливер Лехтенфельд хочет провести дальнейшие исследования, чтобы выяснить, какие химические структуры и механизмы ответственны за то, что бактерии не могут расщеплять стойкие вещества. При этом он расширит свое внимание, включив в него почвенную экосистему: «Еще меньше известно о том, какие процессы в почве ответственны за улавливание углерода в форме стойких органических молекул. Однако это важный аспект для сельского хозяйства и для очистка питьевой воды.
Как и в последние годы, в водосборных бассейнах водохранилищ наблюдались повышенные концентрации РОВ », — сказал Лехтенфельд. «Как изменение климата с повышением средней температуры и изменением режима выпадения осадков повлияет на состав бактериальных сообществ в море и в почве и их способность накапливать углерод, требует дальнейших исследований».