تحقیقات آزمایشگاه علوم اقیانوسی Bigelow، نشان می دهد کوکولیتوفورها به عنوان نوعی از فیتوپلانکتون ها برای چرخه کربن اقیانوس-اتمسفر حیاتی هستند و می‌توانند در شرایط کم نور با جذب اشکال آلی محلول کربن زنده بمانند.
به گزارش تکناک، این فرآیند به اسموتروفی معروف است. اگرچه سرعت جذب کند بود، اما درک جدیدی از نقش این موجودات در جداسازی کربن در کف اقیانوس ارائه می‌دهد و درک ما از چرخه جهانی کربن را دوباره تعریف می‌کند.
کوکولیتوفورها، یک نوع فیتوپلانکتون پراکنده در سراسر جهان هستند که نقش اساسی در چرخش کربن بین اقیانوس و جو دارند. تحقیقات جدید آزمایشگاه علوم اقیانوسی Bigelow نشان می‌دهد که این میکروب‌های حیاتی می‌توانند در شرایط کم نور با جذب اشکال آلی محلول کربن زنده بمانند و محققان را وادار به تجدید نظر در فرآیندهایی می‌کند که چرخه کربن در اقیانوس را هدایت می‌کنند. این یافته ها این هفته در مجله Science Advances منتشر شد.
توانایی استخراج کربن از جذب مستقیم کربن آلی محلول به اسموتروفی معروف است. اگرچه دانشمندان قبلا اسموتروفی توسط کوکولیتوفورها را با استفاده از کشت های آزمایشگاهی مشاهده کرده بودند، این اولین شواهدی از این پدیده در طبیعت است.
این تیم به رهبری ویلیام بالچ، دانشمند تحقیقاتی ارشد، آزمایش‌های خود را بر روی جمعیت‌های کوکولیتوفور در سراسر شمال غربی اقیانوس اطلس انجام دادند. آنها سرعت تغذیه فیتوپلانکتون ها از سه ترکیب آلی مختلف را اندازه گیری کردند که هر کدام با نشانگرهای شیمیایی برای ردیابی آنها برچسب گذاری شده بودند. ترکیبات محلول توسط کوکولیتوفورها به عنوان منبع کربن برای بافت‌های آلی و همچنین برای صفحات معدنی غیر آلی به نام کوکولیت که این جانداران در اطراف خود ترشح می‌کنند، استفاده می‌شوند. جذب ترکیبات آلی در مقایسه با سرعتی که فیتوپلانکتون ها می توانند کربن را از طریق فتوسنتز جذب کنند کند بود. اما قابل اغماض نبود.
بالچ گفت: کوکولیتوفورها با جذب این مواد آلی محلول برنده هیچ مسابقه رشدی نیستند. آنها فقط در حال به دست آوردن یک موجودیت هستند، اما هنوز هم می توانند رشد کنند، هرچند آهسته.
گیاهان، مانند کوکولیتوفورها، معمولاً کربن خود را برای رشد از اشکال معدنی کربن استخراج شده از جو مانند دی اکسید کربن و بی کربنات از طریق فتوسنتز به دست می آورند. هنگامی که کوکولیتوفورها می میرند، غرق می شوند و تمام آن کربن را به کف اقیانوس می برند، جایی که می توان آن را دوباره معدنی کرد یا دفن کرد و به طور موثر آن را برای میلیون ها سال جدا می کند. این فرآیند پمپ کربن بیولوژیکی نامیده می شود.
به عنوان بخشی از یک فرآیند موازی به نام پمپ قلیایی، کوکولیتوفورها همچنین مولکول های بی کربنات موجود در آب های سطحی را به کربنات کلسیم )سنگ آهک (تبدیل می کنند که کوکلیت های محافظ آنها را تشکیل می دهد. دوباره، وقتی می میرند و غرق می شوند، تمام آن کربن معدنی متراکم در کف دریا سنگ بالاست می شود. سپس مقداری از آن دوباره به شکل بی کربنات حل می شود، بنابراین قلیاییت را از سطح به عمق پمپ می کند.
اما شواهد جدید نشان می دهد که کوکولیتوفورها فقط از این اشکال معدنی کربن در نزدیکی سطح استفاده نمی کنند. آنها همچنین کربن آلی محلول، بزرگترین مخزن کربن آلی در دریا را جذب می کنند و مقداری از آن را در کوکلیت های خود تثبیت می کنند، که در نهایت در اعماق اقیانوس فرو می روند.
بالچ گفت: این منبع بزرگ کربن آلی محلول در اقیانوس وجود دارد که ما همیشه تصور می‌کردیم واقعاً با چرخه کربنات در دریا مرتبط نیست. اکنون ما می گوییم که بخشی از کربنی که به عمق می رود واقعاً از آن استخر عظیم کربن آلی محلول می آید.
این سومین و آخرین مقاله منتشر شده به عنوان بخشی از یک پروژه سه ساله با بودجه بنیاد ملی علوم است. تلاش کلی با الهام از پایان نامه ای چند دهه ای توسط ویلیام بلنکلی، دانشجوی فارغ التحصیل در موسسه اقیانوس شناسی اسکریپس، انجام شد.
با این حال، چالش واقعی جدیدترین مطالعه، انجام آن تحقیق خارج از محیط آزمایشگاهی کنترل شده بود. این تیم مجبور شد روشی برای اندازه گیری این ترکیبات آلی در آب دریا در غلظت های محیطی کمتر از آزمایش های بلنکلی و سپس ردیابی نحوه جذب آنها توسط کوکولیتوفورهای وحشی ابداع کند.
بالچ می گوید: هنگامی که فیتوپلانکتون را در آزمایشگاه کشت می کنید، می توانید هر چقدر که بخواهید رشد دهید. اما در اقیانوس، آنچه را که وجود دارد به دست می آورید. چالش این بود که روشی را پیدا کنیم تا اثبات کنیم که کوکولیتوفورها این مولکول‌های آلی را به کوکلیت خود می‌برند.
با وجود اینکه پروژه فعلی کامل شده است، بالچ گفت گام بعدی این است که بررسی شود آیا کوکولیتوفورها می توانند سایر ترکیبات آلی موجود در آب دریا را با همان سرعتی که سه مورد آزمایش شده تاکنون دریافت کرده اند، جذب کنند. اگرچه کوکولیتوفورها در این آزمایش‌ها از سه ترکیب محلول با سرعت کم استفاده می‌کردند، هزاران مولکول آلی دیگر در آب دریا وجود دارد که می‌توانند به طور بالقوه جذب شوند. اگر آنها از تعداد بیشتری از ترکیبات استفاده می کنند، این یافته ممکن است گام مهم تری در درک چرخه جهانی کربن باشد.
زیرنویس شکل
تصویری از میکروسکوپ الکترونی روبشی از Michaelsarsia elegans، نوعی کوکولیتوفور که از عمق ۹۵ متری دریای سارگاسو نمونه برداری شده است. محققان معتقدند این نوع کوکولیتوفور نمونه‌ای از میکسوتروف است که سازگاری‌های خاصی را برای به دست آوردن کربن به روش‌های مختلف ایجاد کرده است.
