De oceanen zijn geweldig in het opnemen van koolstofdioxide (CO ₂ ) van de lucht, maar wanneer hun diepe wateren naar de oppervlakte worden gebracht, de oceanen zelf kunnen een bron zijn van dit veelvoorkomende broeikasgas.

Windpatronen samen met de rotatie van de aarde drijven diep oceaanwater aan - en de CO ₂ het sekwesteert - naar boven, ter vervanging van oppervlaktewater dat offshore beweegt. Een proces dat bekend staat als opwelling, het komt voor aan de westkust van continenten. En het maakt deel uit van een oneindige lus waarin CO ₂ niveaus in het oppervlak van de oceaan stijgen en dalen in een natuurlijk ritme.

Maar wanneer CO ₂ niveaus stijgen, oceaan pH daalt, oceaanverzuring veroorzaken. Op zoek naar hoe korte perioden van verhoogde CO ₂ van opwelling beïnvloeden de bacteriën in het water, UC Santa Barbara-onderzoekers ontdekten dat de extra CO ₂ - en de bijbehorende daling van de pH - verhoogde de ademhaling van deze organismen. Dit betekent dat er meer grondstoffen worden gerecycled in plaats van vastgehouden in het voedselweb. De resultaten verschijnen in het tijdschrift PLOS EEN .

"Ondanks hun microscopisch kleine formaat, deze bacteriën zorgen voor de belangrijkste kringloop van koolstof in het oceaanoppervlak, " zei hoofdauteur Anna K. James, een afgestudeerde student in UCSB's Interdepartementale Graduate Program in Marine Science. "Ik wilde zien hoeveel opgeloste organische koolstof de bacteriën aten en welk deel ze aan biomassa besteedden."

Naast het meten van de biomassa van de organismen, James berekende bacteriële ademhaling. Wanneer deze microben ademen, de organische koolstof die ze consumeren wordt weer omgezet in CO ₂ , dat - als een gas - het potentieel heeft om terug te gaan in de atmosfeer of opnieuw op te lossen in de oppervlakte-oceaan.

"De verhoogde bacteriële ademhaling zou het vermogen van de oceanen om organische koolstof op te slaan kunnen beperken door het terug om te zetten in CO ₂ , ' legde Jacobus uit.

Om de koolstofstroom door bacteriën te meten, James voerde remineralisatie-experimenten uit - incubaties van zeewatercultuur die gefilterd zeewater aan de oppervlakte gebruiken. Ze verzamelde natuurlijke bacteriële gemeenschappen van de oppervlakteoceaan, voegde ze toe aan het gefilterde zeewater en mat hoeveel koolstof de bacteriën verbruikten. Van dat, James kon ook hun biomassa berekenen, overvloed en ademhaling.

"Het is belangrijk om te weten wat bacteriële ademhaling is, omdat het een aantal implicaties heeft voor de koolstofcyclus van de oceaan, " James zei. "De eerste is de beweging van organische koolstof van het oppervlak naar de diepe oceaan, hetzij via fysieke vermenging of door zinken. De andere is, als de organische koolstof in bacteriële biomassa zit, het kan worden geconsumeerd door andere organismen die bacteriën eten."

Het resultaat:factoren die de recyclingsnelheid van microben beïnvloeden, veranderen het lot van organisch materiaal in de waterkolom van de oceaan. "Het is echt verrassend om te beseffen dat kleine bacteriën reageren op de concentratie van CO ₂ beschikbaar en beïnvloeden op hun beurt de hoeveelheid koolstof die de oceaan opneemt, " zei co-auteur Uta Passow, een onderzoeksoceanograaf aan het Marine Science Institute van UCSB.

"Anna's werk toont een onverwachte maar belangrijke bevinding die aantoont dat mariene bacteriën direct kunnen reageren op snelle dalingen van de pH van de oceaan, " zei co-auteur Craig Carlson, een professor in de afdeling Ecologie van UCSB, Evolutie en mariene biologie. "Door hun recyclingpercentage te verhogen, bacteriën zetten een deel van de organische stof weer om in CO ₂ , wat gevolgen heeft voor biogeochemische processen in het voedselweb en in de oceaan."