Een van de snelst groeiende organismen op aarde, gigantische kelp kan 2 voet per dag groeien en bijna 50 voet lang worden - in één groeiseizoen.

Groeispurten van dit grote zeewier worden gevoed door een dieet van opgeloste stikstof. Een van de belangrijkste vormen van stikstof is nitraat, en hoewel nitraat schaars is in de zomer en herfst, gigantische kelp blijft het hele jaar door groeien.

Onderzoekers verbonden aan de National Science Foundation (NSF) Santa Barbara Coastal (SBC) Long-Term Ecological Research (LTER) -site wilden bepalen hoe gigantische kelp zijn indrukwekkende groei behield in seizoenen waarin nitraat bijna verdwijnt.

Details van hun bevindingen verschijnen vandaag in een paper in het tijdschrift Limnologie- en oceanografiebrieven .

Meer dan één vorm van stikstof

Nitraat en een andere vorm van stikstof, ammonium, zijn de enige bronnen waarvan bekend was dat kelp ze gebruikte. "We hebben gekeken naar ammonium. Maar de aanwezigheid ervan kon niet de volledige groei verklaren die we in de zomer zagen, " verklaarde hoofdauteur Jason Smith van de Universiteit van Californië, Santa Barbara (UCSB).

De wetenschappers ontdekten dat kelp ook een andere vorm van opgeloste stikstof gebruikt, ureum, gevonden in overvloed in opwellende kustgebieden zoals het Santa Barbara-kanaal.

"Ureum is een veel voorkomende meststof, " zei Smit, "dus het is aanwezig in de afvoer. En er zijn ook natuurlijke bronnen."

Toen de wetenschappers ureum in de oceaan maten, ze vonden het het hele jaar door consequent aanwezig, en de concentraties waren in de zomer vaak hoger dan die van ammonium en nitraat.

"Dit rapport geeft een verklaring voor hoe gigantische kelp in Zuid-Californië kan blijven bestaan ​​​​en groeien wanneer de nitraatconcentraties in kustwateren extreem laag zijn, " zei David Garrison, een programmadirecteur in het LTER-programma van NSF, die de studie financierde.

Experimenten onder water en in het lab

De onderzoekers voerden experimenten uit met gigantische kelp in het veld, en op kelpbladen teruggebracht naar het lab. Smith en zijn collega's testten of het zeewier gebruik kon maken van ureum als voedingsstof, en vergeleek groeisnelheden wanneer ammonium en nitraat als voedingsstoffen werden gebruikt.

"Het bleek dat kelp consequent geen voorkeur toonde, en gebruikte ureum in gelijke hoeveelheden als ammonium, " zei Smith. "Onze resultaten suggereren dat er voldoende ureum beschikbaar is om de kelpgroei te ondersteunen wanneer de niveaus van ammonium en nitraat laag zijn."

Echter, het berekenen van een gebruikspercentage voor deze verschillende verbindingen leverde slechts de helft van het antwoord op.

"We hebben een reeks gecontroleerde experimenten uitgevoerd op kelpweefsel om te bewijzen dat het ureummolecuul zelf het weefsel binnendringt, Smith zei. "We zijn de eersten die voor elk zeewier documenteren dat het hele ureummolecuul wordt verbruikt, wat de bekende fysiologie van gigantische kelp en de soorten stikstofvormen die de plant kan gebruiken enorm uitbreidt."

Ureum:aanwezig in kustoceanen over de hele wereld

Wetenschappers weten dat ureum een ​​hardnekkige aanwezigheid heeft in de kustoceaan, niet alleen voor de kust van Californië, maar in de kustoceanen wereldwijd. De bevinding helpt op veel plaatsen de groei van zeewier te verklaren.

Het onderzoek helpt ook een andere vraag te beantwoorden:waarom nam de groei van fytoplankton af tijdens de El Niño 2013-2016, terwijl gigantische kelp bloeide. Minder stikstof beschikbaar in het warmere oppervlaktewater verminderde de groei van fytoplankton, terwijl de gigantische kelpgroei stabiel was, dankzij ureum als voedingsbron. Fytoplankton maakt geen gebruik van ureum.

Toegevoegd co-auteur Dan Reed, hoofdonderzoeker van de NSF SBC LTER-site en een wetenschapper bij UCSB, "Wetend dat gigantische kelp ureum gebruikt, en dat ureum niet gerelateerd is aan de beschikbaarheid van nitraat in de oceaan, geeft wetenschappers een manier om de redenen te begrijpen waarom kelpgroei lijkt te verschillen van die van fytoplankton."

Wetenschappers van de NSF SBC LTER-site willen graag weten hoe het stikstofgebruik is verdeeld over kelp en fytoplankton, en of de opwarming van de oceaan hetzelfde effect zal hebben op reuzenkelp als op fytoplankton.

alle stikstof, zeiden de onderzoekers, is duidelijk niet hetzelfde.