Диазотрофы — недооценённые участники экспорта углерода и азота в глубины океана
Новое исследование, опубликованное в The ISME Journal, показало, что диазотрофы — группа морских цианобактерий, способных фиксировать атмосферный азот (N2) для питания первичных продуцентов в океане, — напрямую способствуют экспорту углерода и его секвестрации на морском дне.
Результаты работы, проведённой Французским средиземноморским институтом океанологии (MIO) в рамках экспедиции TONGA, означают серьёзный сдвиг парадигмы. Ранее было известно, что эти микроорганизмы «перерабатывают» CO2, захваченный из атмосферы, но эксперты не знали, что они также уносят CO2 с собой при гибели и погружении на глубину, как и остальной фитопланктон.
«Этот процесс известен как биологический углеродный насос, и до сих пор его в основном приписывали фитопланктону, который преобразует CO2 в органическое вещество в процессе фотосинтеза. Когда он отмирает, углерод погружается вместе с этими микроорганизмами, сохраняя на морском дне примерно в два раза больше углерода, чем содержится в атмосфере в настоящее время», — объясняет Франсиско Корнехо, исследователь из Института морских наук (ICM-CSIC).
Организмы более высоких уровней морской пищевой сети используют это же органическое вещество, обеспечивая функционирование всей океанической системы. Благодаря биологическому углеродному насосу океан считается поглотителем углерода.
Сдвиг парадигмы
Результаты исследования имеют важные последствия для науки, поскольку современные глобальные биогеохимические модели (инструменты для прогнозирования эволюции и потоков углерода на планете) не учитывают прямой вклад диазотрофов в этот процесс.
«Наши результаты позволят получить более точную картину потоков углерода в океане, что особенно актуально в то время, когда климатические модели предсказывают расширение бедных азотом зон, где процветают диазотрофы», — заявляет исследователь MIO Софи Бонне.
Для исследования учёные собрали сотни образцов с помощью осадочных ловушек, установленных на разных глубинах в южной части Тихого океана. Образцы были проанализированы с использованием методов микроскопии, секвенирования и количественного определения ДНК.
Анализ показал, что частицы, погружающиеся с поверхности на морское дно, помимо организмов фитопланктона, содержат большое количество и разнообразие диазотрофов. Это впервые позволило количественно оценить роль этих микроорганизмов в глобальном биологическом углеродном насосе.
В будущих исследованиях эксперты планируют глубже изучить роль диазотрофов в биологическом углеродном насосе, уделив особое внимание путям, которые эти микроорганизмы преодолевают при погружении в разных регионах океана.