In der Dunkelheit der Dämmerungszone des Ozeans, 100 bis 1,000 Meter unter der Wasseroberfläche, könnte der Heißhunger winziger einzelliger Organismen eine unerwartete Rolle bei der Veränderung des Kohlenstoffkreislaufs der Erde spielen Studie.

Unter der Leitung von Mike Stukel, ein Assistenzprofessor für Ozeanographie an der Florida State University, hat ein Team von Forschern herausgefunden, dass kohlenstoffreiche Partikel im tiefen Ozean, die typischerweise auf den Meeresboden sinken und für Jahrtausende isoliert bleiben, stattdessen von mikroskopischen Organismen, Phaeodarianern genannt, verbraucht werden .

Die Forscher vermuten, dass dies dazu führen könnte, dass Kohlenstoff bereits nach wenigen Monaten oder Jahrzehnten wieder in die Atmosphäre gelangt und sich in großem Umfang auf den globalen Kohlenstoffkreislauf und das sich verändernde Klima auf der Erde auswirkt.

Die Forschung ist veröffentlicht in der Zeitschrift Limnologie und Ozeanographie.

Zum Team gehören außerdem Tristan Biard und Mark D. Ohman von der Scripps Institution of Oceanography an der Universität von Kalifornien in San Diego und Jeffrey Krause vom Dauphin Island Sea Lab und der University of South Alabama.

Recycling von Kohlenstoff

Um den Prozess zu untersuchen, mit dem Kohlenstoff von der Oberfläche in den tiefen Ozean transportiert wird, begann das Team entlang der kalifornischen Küste von San Diego bis Santa Barbara zu forschen.

"Die Tiefsee hat das Potenzial, immense Mengen an Kohlendioxid zu speichern", sagte Stukel.

„Der tiefe Ozean vermischt sich jedoch nicht direkt mit der Atmosphäre. Stattdessen tauscht die Atmosphäre Kohlendioxid mit dem Oberflächenozean aus, der sich in Bezug auf Kohlendioxid normalerweise in der Nähe des Gleichgewichts mit der Atmosphäre befindet. “

Stukel erklärte weiter, dass, wenn Algen, die an der Oberfläche des Meeres leben, Photosynthese betreiben, sie Kohlendioxid aufnehmen, das dann Kohlendioxid aus der Atmosphäre an die Oberfläche des Ozeans zieht.

Wenn die Algen dann von Organismen wie Krill oder anderem Zooplankton gefressen werden, atmen diese Organismen das Kohlendioxid wieder aus und geben es in die Atmosphäre zurück.

Die einzige Art, wie der Ozean eine Nettoaufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre erfährt, ist, wenn der organische Kohlenstoff von der Oberfläche in die Tiefen des Ozeans transportiert wird, typischerweise in Form von sinkenden Partikeln.

Sinkende Partikel

Sinkende Partikel können ein Ergebnis vieler Dinge sein. Tote Organismen, Fäkalien oder verschmolzene Pakete von organischen Partikeln zum Beispiel verursachen, dass Kohlenstoff sinkt und in den tiefen Ozean transportiert wird.

Darüber hinaus haben Kieselalgen, eine Art reichlich vorhandenes Phytoplankton, das ungefähr ein Viertel der weltweiten Photosynthese durchführt, dichte glasähnliche Silikaschalen, die ein schnelles Absinken verursachen.

Die Forscher erklären, dass, wenn diese absinkenden Teilchen ungehindert in den tiefen Ozean gelangen würden, ihr Kohlenstoff für Hunderte von Jahren der Atmosphäre entzogen würde.

Aber wie Stukel und sein Team herausfanden, passiert dies nicht immer.

„Es gibt viele Organismen (Bakterien, Krebstiere, Fische - und die von uns untersuchten Protisten), die in mittleren Tiefen des Ozeans leben und diese sinkenden Partikel verbrauchen“, sagte Stukel.

"Verbrauchen diese Organismen sinkende Partikel, bevor sie in den tiefen Ozean gelangen, wird dieser Kohlenstoff wahrscheinlich nach nur Monaten bis zu einigen Jahrzehnten wieder in die Atmosphäre gelangen."

Untersuchung von Mikroorganismen

Mithilfe fortschrittlicher Unterwasser-Video-Profiler (UVP) -Kameras konnten die Forscher Organismen mit einer Größe von nur 500 Mikron oder der halben Dicke eines Groschens untersuchen und ihre Rolle beim Verbrauch von absinkenden Partikeln messen.

Im Speziellen untersuchte das Team eine Art von Phaeodarie namens Aulosphaeridae, da sie unter Wasser leicht nachweisbar war und einer der Forscher ein Experte darin war, sie durch UVP zu identifizieren.

Um ihren Verbrauch zu berechnen, quantifizierten die Forscher, wie viele aulosphaeridae dort waren und wie viele Partikel sie abfingen.

"Durch Quantifizierung der Anzahl der vorhandenen Partikel und anschließender Quantifizierung des Anteils der Partikel, die sie abfangen würden, konnten wir berechnen, dass sie bis zu 20 Prozent der Partikel verbrauchen könnten, die aus der Oberflächenschicht heraussinken", sagte Stukel in a Aussage.

Die Vorstellung, dass eine Gruppe von Mikroorganismen 20 Prozent der kohlenstoffreichen, sinkenden Partikel verbrauchen könnte, legt nahe, dass Mikroorganismen auf der ganzen Welt eine weitaus größere Rolle im Kohlenstoffkreislauf spielen könnten, als bisher angenommen wurde, erklärte Stukel.

"Die Tiefe, in der organischer Kohlenstoff (der von Algen im Oberflächenozean produziert wird) zu Kohlendioxid zurückgeführt wird, hat einen großen Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf", sagte er.

„Wenn Kohlendioxid tiefer im Ozean eingeatmet wird, nimmt die atmosphärische Kohlendioxidkonzentration weltweit ab. Umgekehrt steigen die atmosphärischen Konzentrationen an, wenn es flacher geatmet wird. Daher ist es sehr wichtig, die Prozesse zu verstehen, die bei sinkenden Partikeln zur Atmung führen. “

Fortsetzung der Studie

Obwohl die Forscher nur Aulosphaeridae untersuchten, ist dies nicht der einzige Mikroorganismus, der beim Verzehr sinkender Partikel eine Rolle spielt, und sie planen, in Zukunft andere anzusprechen, sagte Stukel.

Darüber hinaus hoffen die Forscher, die Variabilität der Aulosphaeridae und ähnlicher Organismen besser zu verstehen, da sie Zeiten fanden, in denen der Organismus so reichlich vorhanden war, dass sie bis zu 30 Prozent der absinkenden Partikel aufnahmen und andere, wenn sie kaum vorhanden waren.

"Die Häufigkeit von Protisten wie Aulosphaeridae wird möglicherweise durch viele verschiedene Faktoren gesteuert, darunter Temperatur, Sauerstoffkonzentration, Nahrungsversorgung, Raub, Auftrieb und Meeresströmungen, die diese Organismen ständig bewegen", sagte Stukel.

"Um zu verstehen, wie diese Faktoren zusammenhängen, müssen Veränderungen in ihrem Ökosystem und ihrer Häufigkeit langfristig beobachtet werden."

Während die Technologie zur Zählung dieser Organismen im Ozean erst in den letzten zehn Jahren existiert hat und die Untersuchung noch relativ neu ist, ist Stukel der Ansicht, dass die Entdeckung des Teams für das Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs in Zukunft von enormer Bedeutung sein wird.

"Unsere Fähigkeit zu verstehen, wie sich diese Dinge ändern werden, ist wichtig, um zu verstehen, wie sich der globale Kohlenstoffkreislauf verschieben wird", sagte Stukel in einer Erklärung.

"Wir müssen lernen, was im Rest der Welt vor sich geht, und wir müssen wissen, was diese enormen Veränderungen verursacht, von wenn diese Organismen ein wirklich dominanter Spieler sind, bis zu wenn sie ein Randspieler sind."