Mikroskopisch kleiner Meeresräuber mit einer Vorliebe für Kohlenstoffabscheidung

Eine einzellige Meeresmikrobe, die Photosynthese betreiben und Beute jagen und fressen kann, könnte eine Geheimwaffe im Kampf gegen den Klimawandel sein.

Wissenschaftler der University of Technology Sydney (UTS) haben eine neue Art entdeckt, die das Potenzial hat, Kohlenstoff auf natürliche Weise zu binden, selbst wenn sich die Ozeane erwärmen und saurer werden.

Die Mikrobe, die auf der ganzen Welt reichlich vorhanden ist, photosynthetisiert und setzt ein kohlenstoffreiches Exopolymer frei, das andere Mikroben anzieht und immobilisiert. Es frisst dann einen Teil der eingeschlossenen Beute, bevor es seine exopolymere „Mukosphäre“ verlässt. Nachdem es andere Mikroben eingefangen hat, wird das Exopolymer schwerer und sinkt, wodurch es Teil der natürlichen biologischen Kohlenstoffpumpe des Ozeans wird.

Die Meeresbiologin Dr. Michaela Larsson leitete die Forschung, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Naturkommunikationund sagt, dass die Studie die erste ist, die dieses Verhalten zeigt.

Meeresmikroben steuern die ozeanische Biogeochemie durch eine Reihe von Prozessen, einschließlich des vertikalen Exports und der Bindung von Kohlenstoff, was letztendlich das globale Klima moduliert.

Dr. Larsson sagt, dass der Beitrag des Phytoplanktons zur Kohlenstoffpumpe zwar gut bekannt ist, die Rolle anderer Mikroben jedoch weit weniger verstanden und selten quantifiziert wird. Sie sagt, dass dies besonders für mixotrophe Protisten gilt, die gleichzeitig Photosynthese betreiben und andere Organismen verzehren können.

„Die meisten Landpflanzen verwenden Nährstoffe aus dem Boden, um zu wachsen, aber einige, wie die Venusfliegenfalle, gewinnen zusätzliche Nährstoffe, indem sie Insekten fangen und verzehren. In ähnlicher Weise verwenden Meeresmikroben, die Photosynthese betreiben, bekannt als Phytoplankton, Nährstoffe, die im umgebenden Meerwasser gelöst sind, um zu wachsen. “, sagt Dr. Larsson.

„Unser Studienorganismus, Prorocentrum cf. balticum, ist jedoch ein Mixotroph und kann daher auch andere Mikroben für einen konzentrierten Nährstoffschub fressen, wie die Einnahme eines Multivitamins. Die Fähigkeit, Nährstoffe auf unterschiedliche Weise aufzunehmen, bedeutet, dass diese Mikrobe besetzen kann Teile des Ozeans ohne gelöste Nährstoffe und daher für das meiste Phytoplankton ungeeignet.“

Professor Martina Doblin, Seniorautorin der Studie, sagt, dass die Ergebnisse globale Bedeutung dafür haben, wie wir den Ozean sehen, der Kohlendioxid in der Atmosphäre ausgleicht.

Die Forscher schätzen, dass diese Art, die von Gewässern vor der Küste Sydneys isoliert ist, das Potenzial hat, jährlich 0,02 bis 0,15 Gigatonnen Kohlenstoff zu versenken. A 2019 Nationale Akademien der Wissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Medizin Prüfbericht fanden heraus, dass zur Erreichung der Klimaziele CO2-Entfernungstechnologien und -strategien bis 2050 jedes Jahr etwa 10 Gigatonnen CO2 aus der Atmosphäre entfernen müssen.

„Dies ist eine völlig neue Art, die noch nie zuvor in dieser Detailgenauigkeit beschrieben wurde. Die Implikation ist, dass möglicherweise mehr Kohlenstoff in den Ozean sinkt, als wir derzeit denken, und dass es vielleicht ein größeres Potenzial für den Ozean gibt, mehr Kohlenstoff auf natürliche Weise zu binden diesen Prozess an Orten, die nicht als potenzielle Standorte für die Kohlenstoffbindung angesehen wurden“, sagt Professor Doblin.

Sie sagt, eine faszinierende Frage sei, ob dieser Prozess Teil einer naturbasierten Lösung sein könnte, um die Kohlenstoffbindung im Ozean zu verbessern.

„Die natürliche Produktion von extrazellulären kohlenstoffreichen Polymeren durch Meeresmikroben unter nährstoffarmen Bedingungen, die wir unter der globalen Erwärmung sehen werden, deutet darauf hin, dass diese Mikroben dazu beitragen könnten, die biologische Kohlenstoffpumpe im zukünftigen Ozean aufrechtzuerhalten.“

„Der nächste Schritt vor der Bewertung der Machbarkeit einer großflächigen Kultivierung besteht darin, den Anteil der kohlenstoffreichen Exopolymere zu messen, die gegen den Abbau durch Bakterien resistent sind, und die Sinkgeschwindigkeit der ausrangierten Mucosphären zu bestimmen.

„Dies könnte die Art und Weise, wie wir über Kohlenstoff denken und wie er sich in der Meeresumwelt bewegt, grundlegend verändern.“

Die Veröffentlichung „Mucospheres made by a mixotrophic protist impact ocean carbon cycling“ ist in veröffentlicht Naturkommunikation.