Kvælstoffiksering på marine partikler er vigtig i verdens have

Hvordan i alverden?

I årevis har forskere undret sig over, hvordan bakterier, der lever af opløst organisk materiale i havvand, kan udføre kvælstoffiksering. Man antog, at høje iltniveauer, kombineret med en lav mængde opløst organisk materiale i vandsøjlen, ville forhindre den anaerobe og energikrævende kvælstoffiksering.  

Allerede i 1980'erne blev det foreslået, at kvælstoffiksering muligvis kunne finde sted på marine aggregater (såkaldt marin sne), men dette blev aldrig bevist.

Indtil nu…

I et nyt studie, viser forskere fra ’Leibniz Centre for Tropical Marine Research’ i Tyskland sammen med forskere fra Danmarks Tekniske Universitet og Københavns Universitet ved hjælp af matematiske modeller, at mikrobiel fiksering af kvælstof kan finde sted på disse ’marin sne-partikler’, der er aggregater af dødt og levende plankton. Og det sker over et bredt temperaturområde i alle verdens have – fra troperne til polerne og fra havoverfladen til dybhavet. Studiet viser også, at bakteriernes aktivitet tegner sig for ca. 10% af den samlede kvælstoffiksering i verdenshavene. Resultaterne er netop blevet offentliggjort i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift, Science Advances.

- " Det er næsten fem år siden, vi startede dette arbejde, og dengang var jeg postdoc på Københavns Universitet," forklarer førsteforfatter Subhendu Chakraborty. Han tilføjer: "Men det var bestemt umagen værd, da resultaterne her er et gennembrud. Vores studie udfordrer nemlig paradigmet om, at oceanisk kvælstoffiksering udelukkende er begrænset til øverst i vandsøjlen i tropiske og subtropiske oceaner, og at cyanobakterier er de eneste vigtige diazotrofer."

Med deres model kunne forskerne også vise dybdefordelingen af kvælstoffiksering i vandsøjlen. De fandt ud af, at kvælstoffikseringen blandt andet afhænger af størrelse, tæthed og hastigheden, hvormed marin sne-partikler synker. Desuden viste studiet, at partikelassocierede bakterier kan fiksere kvælstof over et langt bredere temperaturområde end cyanobakterier.

- "Omfanget af kvælstoffikseringen og den særlige fordeling af den partikelassocierede aktivitet i forhold til, hvad vi kender fra cyanobakterier, er meget interessant,"siger Lasse Riemann, professor ved Biologisk Institut og medforfatter på studiet. Han fortsætter: "Ved primært at fiksere kvælstof dybere i vandsøjlenforventes den partikelassocierede bakterieaktivitet at have en indirekte og forsinket effekt på havenes kvælstofkredsløb sammenlignet med cyanobakterier. Disse resultater kan være særligt vigtige, når vi forsøger at forudsige planktonproduktiviteten i fremtidens have, der påvirkes af global opvarmning."

Forskerne håber, at deres studie vil inspirere fremtidig forskning i det mikrobielle liv på marine partikler, da det tilsyneladende spiller en central rolle for, hvordan mange næringsstoffer omsættes i havet.