De meeste bezoekers van Paliochori Beach op het Griekse eiland Milos zijn zich misschien niet bewust van de ondiepe hydrothermale gemeenschap van de baai, een echte Griekse salade van microben, die op snorkelafstand van de kustlijn ligt.
Het hydrothermalisme in de kustsedimenten van Paliochori Bay heeft een sterke invloed op de biogeochemische processen daar en ondersteunt de chemosynthese, waardoor bepaalde micro-organismen zoals zwaveloxiderende bacteriën chemische energie kunnen gebruiken in plaats van licht, zoals fotosynthetische planten of algen doen, om koolstofdioxide om te zetten in celmateriaal .
De impact van vloeistofstroom op de samenstelling van de microbiële gemeenschap en de snelheden van chemosynthetische productie zijn echter onbekend omdat het een uitdaging is om microbiële processen onder natuurlijke omstandigheden te meten, met name in hydrothermische systemen.
Een nieuwe studie gebruikt een innovatieve benadering om het hydrothermale systeem in ondiep water van de baai en de productie van microben daar in situ en in de buurt van natuurlijke omstandigheden te onderzoeken als een model om het belang van hydrothermale vloeistofcirculatie op chemosynthese te beoordelen.
Door microbiële gemeenschappen direct in de hydrothermisch beïnvloede zandige sedimenten in de baai te onderzoeken, demonstreert de studie “het belang van vloeistofstroom bij het vormgeven van de samenstelling en activiteit van microbiële gemeenschappen van hydrothermale bronnen in ondiep water, en identificeert ze als hotspots van microbiële activiteit.” volgens het artikel, “Vloeistofstroom stimuleert chemoautotrofie in hydrothermisch beïnvloede kustsedimenten”, gepubliceerd in Communications Earth & Environment, een Nature Portfolio-tijdschrift.
Bovendien “laat het onderzoek zien hoe productief de hydrothermale ventilatieopeningen in ondiep water zijn en hoe snel de microben zich aanpassen aan veranderende omstandigheden”, zegt mede-hoofdauteur Stefan Sievert, associate scientist bij de afdeling Biologie van de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI).
advertentie
Tijdens het onderzoek voerden onderzoekers twee reeksen stabiele isotopenonderzoeksexperimenten uit met behulp van koolstofdioxide gelabeld met de stabiele koolstofisotoop 13C als een tracer om het vermogen van de microben voor koolstoffixatie te bepalen, wat de omzetting van koolstofdioxide in biomassa is. De studie zette incubatieapparatuur in langs een transect bij een ventilatieopening in de baai en injecteerde de tracer op verschillende diepten in het sediment, hetzij in open of gesloten vloeistofstroommodi, en liet de apparaten 6 uur of 24 uur op hun plaats voordat ze werden geplukt weer op.
De hoeveelheid koolstoffixatie werd bepaald door het meten van de opname van het gelabelde koolstofdioxide in vetzuren, een belangrijk onderdeel van het celmembraan, in combinatie met het beoordelen van de samenstelling van de microbiële gemeenschap met behulp van DNA- en RNA-gebaseerde benaderingen.
De studie “breidt de huidige kennis over donkere koolstoffixatie in zandige kustsedimenten uit naar die gebieden die worden beïnvloed door hydrothermische activiteit”, aldus de krant. De gegevens van de onderzoekers laten zien dat de actieve vloeistofstroom op deze hydrothermale ontluchtingslocatie in ondiep water in zanderige sedimenten koolstoffixatie ondersteunt die tot de hoogste behoort die zijn vastgesteld voor sedimenten aan de kustrand, wat de invloed van hydrothermalisme op de ondersteuning van chemoautotrofe productie benadrukt door de vereiste chemicaliën in de vorm van elektronendonoren zoals waterstofsulfide en acceptoren zoals zuurstof.
Als we de productie op de bestudeerde ontluchtingslocatie extrapoleren naar het totale ontluchtingsgebied in de baai van ongeveer 4 acres, wordt daar 7 ton koolstof per jaar geproduceerd. “Dat is ongeveer dezelfde jaarproductie per areaal als een maisveld van 4 hectare”, zegt Sievert.
De studie vond ook een zeer actieve microbiële gemeenschap die snel kan reageren op veranderingen in de omgeving. De productie van chemosynthetische stoffen bij Milos wordt voornamelijk aangedreven door Campylobacteria, die de gemeenschappen domineerden in de open incubaties, maar afnamen in de gesloten incubaties. Andere bacteriën, in het bijzonder Gammaproteobacteriën, namen ook toe in open stroom incubaties, terwijl andere, zoals Deltaproteobacteriën en Thermodesulfobacteriën, toenamen in gesloten incubaties. Over het algemeen schakelde de gemeenschap over van een gemeenschap die gedomineerd wordt door chemosynthetische microben naar een met een groter aandeel heterotrofe microben, d.w.z. microben die organische koolstof gebruiken voor voedsel, net als mensen. Uit de studie bleek dat de microbiële gemeenschap binnen enkele uren veranderde als reactie op verschillende omstandigheden, wat erg snel is en de onderzoekers verraste.
Het maken van de microbe-snelheidsmetingen en het identificeren van de verschillende microben op de hydrothermale ontluchtingslocatie was een gezamenlijke inspanning. Die samenwerking omvatte Sieverts expertise in het gebruik van het incubatieapparaat en het identificeren van de microben op basis van DNA- en RNA-gebaseerde technieken. Bovendien heeft het laboratorium van mede-hoofdauteur Solveig Bühring, een onderzoeker aan de Universiteit van Bremen, gegevens bijgedragen over de opname van het gelabelde koolstofdioxide in de vetzuren van de microben.
“Wat mij drijft om dit onderzoek te doen, is mijn nieuwsgierigheid om te begrijpen hoe dingen werken. Ik ben geïnteresseerd om te weten wat de microben doen en hoe ze het ecosysteem helpen functioneren”, zegt Sievert.
“Elke individuele microbe is zo klein, maar hun gecombineerde impact is zo immens”, voegt hij eraan toe. “Microben zijn een soort motoren van onze planeet, die in feite alle biogeochemische cycli aandrijven, zoals de stikstof- en zwavelcycli.”
Dit werk werd gefinancierd door de National Science Foundation (NSF, VS) via subsidie OCE-1124272 en door de Deutsche Forschungsgemeinschaft via het Emmy Noether-programma. Daarnaast kreeg Sievert steun van het WHOI Investment in Science Fund. De auteurs zijn ook de Algemene Directie van Oudheden en Cultureel Erfgoed in Athene dankbaar voor het verlenen van toestemming voor het verkrijgen en verwerken van monsters.
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Een nieuwe studie gebruikt een innovatieve benadering om een hydrothermisch systeem in ondiep water en de productie van microben daar in situ en in bijna natuurlijke omstandigheden te onderzoeken als een model om het belang van hydrothermale vloeistofcirculatie op chemosynthese te beoordelen.
Datum van publicatie: 23 april 2022
Bron: Klimaat | Top milieunieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–