Representación de lo estudiado. Crédito:Universidad Estatal de Oregon
Los investigadores de microbiología de la Universidad Estatal de Oregón han arrojado nueva luz sobre los mecanismos del ciclo del carbono en el océano, utilizando un enfoque novedoso para rastrear qué microbios consumen diferentes tipos de carbono orgánico producido por especies comunes de fitoplancton.
La investigación es un paso importante para pronosticar cuánto carbono dejará el océano para la atmósfera como gas de efecto invernadero dióxido de carbono y cuánto terminará sepultado en los sedimentos marinos. dijo Ryan Mueller, profesor asociado en el Departamento de Microbiología de OSU y líder del estudio.
Los hallazgos se publicaron hoy en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .
"Nuestra investigación muestra que las diferentes especies de microbios en el océano son muy particulares pero predecibles en las fuentes de alimentos que prefieren comer". "dijo el primer autor Brandon Kieft, un reciente doctorado del estado de Oregon. graduado que ahora es investigador postdoctoral en la Universidad de Columbia Británica. "A medida que el cambio climático global sigue alterando los entornos oceánicos a un ritmo rápido, la disponibilidad de fuentes de alimentos para los microbios también cambiará, favoreciendo en última instancia a ciertos tipos sobre otros ".
El fitoplancton son organismos microscópicos en la base de la cadena alimentaria del océano y un componente clave de una bomba de carbono biológica crítica. La mayoría flota en la parte superior del océano, donde la luz del sol pueda alcanzarlos fácilmente.
Las diminutas plantas autótrofas, que producen su propio alimento, tienen un gran efecto sobre los niveles de dióxido de carbono en la atmósfera al absorberlo durante la fotosíntesis. Es un fregadero natural y una de las principales formas en que el CO 2 , el gas de efecto invernadero más abundante, se elimina de la atmósfera; El dióxido de carbono atmosférico ha aumentado un 40% desde los albores de la era industrial. contribuyendo en gran medida al calentamiento del planeta.
"Estamos estudiando a los consumidores, los microbios heterótrofos, del material orgánico elaborado por los productores primarios, el fitoplancton microbiano, "Dijo Mueller." Ambos grupos son microbios, el primero consume principalmente carbono orgánico como fuente de alimento, mientras que los segundos 'fijan' su propio carbono orgánico. Los microbios forman la base de la red alimentaria y la bomba biológica de carbono, y nuestro trabajo se centra principalmente en explorar qué están haciendo los consumidores en este sistema ".
La superficie del océano almacena casi tanto carbono como existe en la atmósfera. A medida que el océano atrae dióxido de carbono atmosférico, el fitoplancton usa el CO 2 y la luz del sol para la fotosíntesis:los convierten en azúcares y otros compuestos que las células pueden usar para obtener energía, produciendo oxígeno en el proceso.
Este llamado carbono fijo constituye la dieta de microbios heterótrofos y organismos superiores de la red trófica marina como peces y mamíferos. que finalmente convierte el carbono de nuevo en CO atmosférico 2 a través de la respiración o contribuir a la reserva de carbono en el fondo del océano cuando mueren y se hunden.
La actividad respiratoria colectiva de los consumidores microbianos heterótrofos es la principal forma en que el carbono orgánico disuelto fijo del fitoplancton se devuelve a la atmósfera como CO 2 .
Mueller, Kieft y colaboradores de los laboratorios nacionales de Oak Ridge y Lawrence Livermore y las universidades de Tennessee, Washington y Oklahoma utilizaron el etiquetado de isótopos estables para rastrear el carbono a medida que avanzaba hacia la materia orgánica producida por el fitoplancton y, por último, los microbios heterótrofos que lo consumen.
Los científicos usaron esos isótopos para saber qué organismos estaban comiendo diatomeas y cuáles consumían cianobacterias. dos especies de fitoplancton que se combinan para producir la mayor parte del carbono fijo del océano. Los investigadores también pudieron saber cuándo se estaba produciendo el consumo, por ejemplo, en ocasiones, las células de fitoplancton producían sustancias conocidas como lisados durante su fase de muerte o exudados durante su fase de crecimiento.
"Nuestros hallazgos tienen implicaciones importantes para comprender cómo los microbios marinos y las algas fotosintéticas funcionan juntos para impactar el ciclo global del carbono y cómo esta red trófica oceánica puede responder al cambio ambiental continuo". "Esto nos ayudará a predecir cuánto carbono volverá a la atmósfera y cuánto será enterrado en los sedimentos marinos durante siglos", dijo Kieft.
