A vizek alatt Cadiz-öbölTöbb méterrel a tengerfenék alatt egy kis mikroorganizmus-csoport sokkal fontosabb szerepet játszik, mint amilyennek látszik: lassítja a metán óceánba történő kibocsátását. Egy új nemzetközi kutatás egy rendkívül egyszerű mikrobiális ökoszisztémát azonosított, amely természetes gátként működik e hatékony üvegházhatású gáz ellen.
A felfedezés ráirányítja a figyelmet Ginsburg iszapvulkánA terület egyik legfigyelemreméltóbb biofilmje, amely szabad szemmel is látható, mindössze hét különböző típusú mikrobából áll. Látszólagos egyszerűsége ellenére ez a közösség képes a metánt a talajból felfogni, mielőtt az elérné a tengervizet, ami arra készteti a kutatókat, hogy újraértékeljék ezen ökoszisztémák szerepét az éghajlat szabályozásában.
Kulcsfontosságú felfedezés a Ginsburg iszapvulkánnál
A vizsgálatot egy meghatározott területen végezték el, a Cádizi-öböl tengerfenékénA tengerfenék alatt körülbelül 9,6 méter mélységben a tudósok egy repedést találtak az üledékben, amelyet egy sötétbarna biofilm töltött ki, amely kiemelkedik a környezetéből, és más mikrobiális rendszerekkel ellentétben nagyon kis számú fajból áll.
Ez a munka, amely tudományos folyóiratban jelent meg, ISME KommunikációA tanulmányt egy nemzetközi csapat végezte, amelyben a Nemzeti Természettudományi Múzeum (MNCN-CSIC) és a Tengertudományi Intézet (ICM-CSIC), valamint a Max Planck Tengeri Mikrobiológiai Intézet és a Bremeni Egyetem vett részt. Az eredmények arra utalnak, hogy alábecsülték ezen szervezett biofilmek szerepét a metánkibocsátás természetes szabályozásában.
A kutatók ezt a rendszert egyfajta „mikrobiális árok” Ez a folyamat blokkolja a gázt, mielőtt az bediffundálhatna az üledék felső rétegeibe, és onnan az óceánba. Eddig azt feltételezték, hogy a legintenzívebb metánfogyasztási folyamatok az iszapvulkánok más területein koncentrálódnak, ezért is olyan fontos ez a felfedezés.
A Ginsburg iszapvulkán, ahol ezt a közösséget találták, egy része természetes szénhidrogén-kibocsátásban gazdag régió és iszapképződmények a Cádizi-öbölben. Ezeket a környezeteket természetes laboratóriumoknak tekintik a metánciklusban zajló geológiai és biológiai folyamatok kölcsönhatásának tanulmányozására.
Hét mikroorganizmus és egy rendkívül hatékony közösség
A tanulmány egyik legszembetűnőbb aspektusa, hogy az életrajzi film kizárólag a következőkből áll: hét különböző típusú mikroorganizmusEz egy nagyon alacsony szám a más tengeri mikrobiális ökoszisztémákban általában megfigyelhető hatalmas diverzitáshoz képest. A szakértők szokatlannak tartják egy ilyen kicsi, mégis aktív közösség megtalálását az altalajban; ez a megállapítás összefüggésben áll a ... témájú tanulmányokkal. mikrobák, amelyek lassíthatják a globális felmelegedést.
Ennek a közösségnek több mint 60%-a egy olyan régészethez tartozik, amely metánt használ energiaforrásként, és amelyet a leszármazási vonalon belül azonosítottak. ANME-1bEzek az archeák általában mélytengeri üledékekben találhatók, és a metán anaerob oxidációjára specializálódtak, ami kulcsfontosságú folyamat annak megakadályozására, hogy ez a gáz elérje a vízoszlopot.
Az archeon nem cselekszik egyedül: szoros kapcsolatot ápol a csoportba tartozó baktériummal Seep-SRB1chagyományosan a szulfátredukcióval hozzák összefüggésbe. Ebben a rendszerben mindkettő egy metabolikus párt alkot, amelyben az archeon oxidálja a metánt, a baktérium pedig a redukált vegyületeket használja fel, a szulfátot használva végső elektron akceptorként a légzéséhez.
Ily módon nagyon szoros anyagcsere jön létre a két fő organizmus között, ami lehetővé teszi mélységben fogyasztja a metánt és a lehető legtöbbet hozzák ki a rendelkezésre álló energiából. E központi pár körül más heterotróf mikrobák szerveződnek, amelyek a folyamat során keletkező maradványokkal és melléktermékekkel táplálkoznak.
A szerzők szerint ez a kis közösség egyfajta kompakt és jól integrált ökológiai hálózatahol gyakorlatilag mindent újrahasznosítanak. A mikroorganizmusok közötti fizikai közelség a horizontális géncsere lehetséges folyamatait is elősegíti, ami befolyásolhatja evolúciójukat és azt, ahogyan ezek az ökoszisztémák szerveződnek a tengerfenéken.
Biofilm, amely gátat képez a metán ellen
A metán egy üvegházhatású gázok Globális felmelegedési potenciálja százéves skálán a becslések szerint több tucatszor nagyobb, mint a szén-dioxidé. Bár légköri jelenléte kisebb, mint a CO2-é, hőmegtartó képessége kulcsfontosságú elemmé teszi az éghajlati egyensúlyban.
Ebben az összefüggésben fontos megérteni, hogy a bolygó maga hogyan szabályozza a természetben geológiai eredetű metánkibocsátás Ez különösen fontossá válik. A Cádizi-öböl tanulmányozása kimutatta, hogy egyes mikrobiális biofilmek valóságos szűrőként működhetnek, pontosan azokon a területeken felfogva a gázt, ahol szulfátban gazdag vizekkel találkozik.
A Ginsburg vulkán repedésének geokémiai elemzései azt mutatják, hogy a felszín alatti metánt nagyrészt elnyeli ez a mikrobiális réteg, mielőtt a tengeri környezetbe kerülne. Ez a „biológiai gát” funkció segít csökkenteni a metán áramlását az óceánba és potenciálisan a légkörbe.
A fogyasztás számszerűsítése mellett a tanulmány kiemeli, hogy ezek szabad szemmel látható biofilmek Ezeket a rendszereket csak néhányszor írták le, ami megerősíti a Cádizi-öbölben található rendszer kivételes jellegét. A kis számú faj ilyen magas aktivitású kombinációja nem teljesen illik bele a tengeri mikrobiális ökoszisztémák klasszikus képébe, amelyek sokkal változatosabbak.
A kutatók hangsúlyozzák, hogy ezek a közösségek úgy működnek, mint „újrahasznosító gyárak”ahol a metán lebomlása során felszabaduló minden egyes vegyületet az ökoszisztéma más tagjai hasznosítanak. Ily módon minimalizálható az erőforrás-veszteség, és optimalizálható a rendelkezésre álló energia felhasználása egy nagyon specifikus feltételekkel rendelkező környezetben.
Újragondolni, hol kell keresni a mikrobiális aktivitást
Eddig számos tanulmány foglalkozott a víz alatti iszapvulkánok A csúcsokra koncentráltak, azon az elképzelésen alapulva, hogy a metánnal kapcsolatos mikrobiális aktivitás nagy része ott koncentrálódik. A Ginsburg vulkánnal kapcsolatos munka részben megkérdőjelezi ezt a megközelítést.
Az eredmények azt mutatják, hogy a perifériás törésekAzok a területek, ahol a felszín alól felemelkedő metánban gazdag folyadékok keverednek más rétegekből származó szulfáttal teli vizekkel, olyan közösségeknek adhatnak otthont, amelyek különösen aktívak e gáz oxidációjában. Ez szükségessé teszi a kutatási területek bővítését a metánkiszabadulást szabályozó folyamatok tanulmányozása során.
A szerzők szerint a sárvulkánok peremét figyelembe kell venni kiemelt területek a tengerfenék metánciklusának jövőbeli kutatásaiban. A Cádizi-öböl esete arra utal, hogy e kibocsátások természetes szabályozásának egy része pontosan ezekben a kevésbé nyilvánvaló környezetekben történik.
Ennek a szemléletváltásnak tudományos és gyakorlati következményei is vannak. Egyrészt új információkat szolgáltat a tengerfenékből felszabaduló metán mennyiségének becslésére szolgáló modellek finomításához. Másrészt segít azonosítani kulcsfontosságú régiók Európában ahol hasonló, még részletesen le nem írt folyamatok lehetnek.
A Cádizi-öböl, a benne rejlő iszapvulkánokkal és természetes szénhidrogén-szivárgásokkal, így egy konszolidált kutatási referenciaterület a tengeri biogeokémiában és a felszín alatti mikrobiológiában, közvetlen relevanciával az éghajlat és az üvegházhatású gázok ciklusainak tanulmányozásában.
Összefoglalva, a Ginsburg iszapvulkánban felfedezett biofilm rávilágít arra, hogy egy alig létező közösség hét mikroorganizmus Aránytalanul nagy szerepet játszhat a metán visszatartásában a Cádizi-öbölben. Távol a forrásoktól és a felszíntől, ezek a mikrobák természetes védekezőrendszerként működnek e hatékony gáz kibocsátása ellen, és egyúttal arra kényszerítenek, hogy újra megvizsgáljuk, hol és hogyan kell keresni a metán tengerfenékről történő kiszabadulását szabályozó folyamatokat.
