Langzeitstudie findet Hotspots der Stickstofffixierung in atlantischen Meeresalgen

Eine neue Studie von Forschern der University of North Carolina in Chapel Hill untersuchte die Stickstofffixierung bei Diazotrophen – Mikroorganismen, die Stickstoff in eine für andere Pflanzen und Tiere nutzbare Form umwandeln können –, die unter Sargassum leben. Sargassum, eine braune Makroalge aus der Familie der Algen, schwimmt auf der Oberfläche des offenen Ozeans und bietet Lebensraum für eine bunte Vielfalt an Meereslebewesen wie kleine Fische, Salzgarnelen und andere Mikroorganismen.

Frühere Studien haben mit Sargassum assoziierte Diazotrophe übersehen, was auf eine historische Unterschätzung der Stickstofffixierung im atlantischen Stickstoffhaushalt hinweisen könnte. Die heute veröffentlichte Studie in PLUS EINSfanden heraus, dass die Stickstofffixierung in Sargassum-Gemeinschaften signifikant war.

„Die Ergebnisse dieser Studie sind aufregend, insbesondere angesichts der Tatsache, dass sich viele der jüngsten Nachrichten über Sargassum auf die negativen Auswirkungen seines übermäßigen Wachstums in Florida und der Karibik beziehen“, sagte Lindsay Dubbs, wissenschaftliche Mitarbeiterin und Direktorin des Outer Banks Field Site an der University of California Er ist Mitglied des UNC Institute for the Environment und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Coastal Studies Institute der East Carolina University. „Wir konnten zeigen, dass Sargassum bei der Stickstofffixierung eine wichtige Rolle bei der Unterstützung der Meeresproduktivität spielt.“

Stickstoff ist lebenswichtig. Pflanzen und Tiere brauchen es zum Wachstum. Mehr Stickstoff im Ozean bedeutet eine höhere biologische Produktivität und ein höheres Wachstum. Sargassum-Matten stellen einen wichtigen Lebensraum für Organismen zur Stickstofffixierung dar, aber nur wenige Studien haben dies in Sargassum-Gemeinschaften gemessen.

„Nur vier Studien wurden veröffentlicht, in denen die Raten der Stickstofffixierung durch Epiphyten auf pelagischem Sargassum detailliert beschrieben wurden, und keine in über 30 Jahren“, sagte Claire Johnson, eine Ph.D. Student in der Abteilung für Erd-, Meeres- und Umweltwissenschaften am UNC College of Arts and Sciences und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Coastal Studies Institute.

„Es ist wirklich aufregend für uns, diesen Langzeitdatensatz beisteuern zu können, der einen aktuellen Überblick über diesen Prozess bietet und so hoffentlich die Aufmerksamkeit auf etwas lenken wird, das jahrzehntelang übersehen wurde.“

Das Team verglich die Stickstofffixierungsrate mit anderen Meeresquellen, einschließlich häufig untersuchter stickstofffixierender Organismen wie planktonischen Diazotrophen und Küstenepiphyten – Pflanzen, die auf anderen Pflanzen wachsen – und stellte fest, dass die Sargassum-Gemeinschaften diese übertrafen und erheblich zum marinen Stickstoffkreislauf beitrugen zu Sargassumblüten.

Das Sammeln dieser Art von Daten kann schwierig sein, aber die Nähe des Teams zum Golfstrom von seinem Labor am Coastal Studies Institute auf dem Outer Banks-Campus der East Carolina University auf Roanoke Island aus ermöglichte es ihm, saisonale Tagesausflüge zu unternehmen, um Proben zu sammeln und schnell bearbeiten.

Das Team war in der Lage, ganze Algenwedel zu sammeln und sie mit minimalem Aufwand zu verarbeiten, wodurch die Mikroorganismen für die Studie besser intakt blieben. Jedes Stück wurde sorgfältig in großen Wannen im Labor behandelt, wo Daten über die Stickstofffixierungsraten gesammelt wurden. Das Team sammelte über einen Zeitraum von sechs Jahren Proben.

Sargassum kommt typischerweise häufig im Karibischen Meer, im Golf von Mexiko, im Golfstrom und in der Sargassosee vor. Die Arbeit des Teams in North Carolina liefert einen umfassenden Überblick darüber, wie sich die Stickstofffixierungsraten im Laufe der Zeit ändern. Das Verständnis, wie sie in einem größeren geografischen Bereich variieren könnten, könnte jedoch ein nächster Schritt für weitere Forschung sein.

„Angesichts der Sargassumblüten im Südatlantik ist diese Forschung jetzt noch wichtiger“, sagte Johnson. „Wenn in dieser Population Stickstoff von Epiphyten auf Sargassum in einem Ausmaß gebunden wird, das auch nur annähernd dem entspricht, was wir hier sehen, hätte dies mit ziemlicher Sicherheit erhebliche Auswirkungen auf den Stickstoffhaushalt der atlantischen Meere.“

„Es gibt so viel zu lernen über diese Pflanze, das andere Leben, das sie unterstützt, und die Faktoren, die dazu beitragen, dass sie an manchen Orten zu einer Plage wird. Ich bin optimistisch, dass unser Langzeitdatensatz weiterhin neue Erkenntnisse über sie liefern wird.“ Bedeutung und Komplexität“, fügte Dubbs hinzu.