Морской «снег»: маленькие «снежинки» играют большую роль в балансе азота
Ученые из Бремена и Киля обнаружили, что мелкие частицы «морского снега» — органического материала, падающего в глубины океана, — играют ключевую роль в азотном цикле кислородных минимумов. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Исследование в «мертвой зоне»
Международная команда из Института морской микробиологии Общества Макса Планка, Института метеорологии Общества Макса Планка и GEOMAR (Гельмгольцевского центра океанических исследований в Киле) изучала биогеохимические процессы в обширной кислородной минимуме восточной части Тихого океана у побережья Перу. Фокус был на частицах «морского снега» разного размера, состоящих из остатков водорослей, и их влиянии на цикл азота.
Загадка для бактерий anammox
В бескислородных условиях микробы «дышат» соединениями азота. Процесс анаммокса (анаэробное окисление аммония нитритом) вместе с денитрификацией приводит к потере до 40% азота океана. Ученые заметили, что активность анаммокса высока при обилии органических частиц, хотя сами бактерии живут не на них, а в толще воды. Возник вопрос: как питательные вещества из частиц достигают бактерий?
Решение: значение размера
С помощью подводных камер ученые измерили распределение частиц по глубине. Оказалось, что процесс анаммокса наиболее активен там, где преобладают мелкие частицы (размером примерно с ширину человеческого волоса).
Почему мелкие частицы важнее:
- Они гораздо многочисленнее и медленнее опускаются, дольше оставаясь в зоне кислородного минимума.
- Органический материал в них упакован плотнее, поэтому каждая мелкая частица переносит почти столько же азота, сколько крупная. В сумме мелкие частицы транспортируют значительно больше азота.
- Концентрация аммония вокруг таких частиц значительно повышена. Это увеличивает шанс, что свободноживущая бактерия встретит частицу и получит питание.
Значение для моделей Земли
«Мы разрешили важный аспект процесса анаммокса, — говорит Марсель Кайперс, руководитель исследования. — Это дает связь между процессами на частицах и циклом азота в кислородных минимумах». Новые данные помогут улучшить биогеохимические модели для оценки влияния антропогенного снижения кислорода в океане на глобальный азотный цикл.