Wetenschappers hebben onthuld dat de samenwerking tussen een alg en bacteriën het essentiële element stikstof nieuw beschikbaar maakt in de Noordelijke IJszee. Het microbiële proces van "stikstoffixatie" zet het element om in een vorm die organismen kunnen gebruiken, en werd onlangs ontdekt in de ijskoude poolwateren. Deze verschuiving kan het gevolg zijn van klimaatverandering en kan gevolgen hebben voor de wereldwijde chemische cycli, volgens de studie gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Zonder stikstofbron, fytoplankton in het noordpoolgebied is altijd beperkt geweest in de hoeveelheid koolstof die ze uit de bovenste oceaan en de atmosfeer kunnen halen. De nieuwe stikstofbron die wordt aangeboden door UCYN-A kan Arctisch fytoplankton productiever maken, uiteindelijk afnemende atmosferische koolstofniveaus.

"Het was schokkend om dit proces in het noordpoolgebied aan te treffen, zei Deborah Bronk, een van de auteurs van de studie en president en CEO van Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "We dachten dat stikstoffixatie alleen plaatsvond in tropische en subtropische wateren. Deze bevinding kan enorme implicaties hebben voor de chemische cycli van de oceaan en het klimaat."

Net zoals tuinbloemen en andere landplanten stikstof nodig hebben om te groeien, het element is ook essentieel voor microscopisch kleine oceaanplanten, fytoplankton genaamd. Echter, het grootste deel van de stikstof in de oceaan is in de vorm van een gas dat de meeste organismen, inclusief mensen, niet kan gebruiken. Slechts een paar soorten micro-organismen zijn in staat om de taak op zich te nemen. Wetenschappers geloofden lang dat het belangrijkste stikstofbindende fytoplankton in de oceaan alleen in warme wateren leefde, en die stikstofbinding was in wezen afwezig in de Noordelijke IJszee.

in 2017, Bronk en collega's publiceerden een paper waaruit bleek dat stikstoffixatie inderdaad plaatsvond in de Noordelijke IJszee, maar ze wisten nog niet welk organisme verantwoordelijk was voor het proces. Ze waren verrast toen ze ontdekten dat de bron UCYN-A was, een eencellige cyanobacteriën die in symbiose leeft met een alg en typisch gedijt in warm water.

"Een van de dingen die deze studie aantoonde, is dat onze vooropgezette ideeën ons ervan weerhouden om te zoeken naar dingen die we niet verwachten te vinden, "Zei Bronk. "Hoe meer we leren over de oceaan, hoe meer we zien dat organismen ongelooflijk plastisch zijn in wat ze kunnen doen en waar ze kunnen leven."

Terwijl de Noordelijke IJszee opwarmt en het zee-ijs smelt, het groeiseizoen voor fytoplankton wordt langer. Het onderzoeksteam is van mening dat, terwijl UCYN-A al enige tijd in het noordpoolgebied kan bestaan, de warmere omstandigheden als gevolg van klimaatverandering hebben het land ertoe aangezet stikstof vast te leggen. Ze zijn ook van mening dat deze verschuiving in UCYN-A-activiteit, beurtelings, het mondiale klimaat beïnvloeden. Naarmate fytoplankton groeit, ze verwijderen koolstof uit de oceaan en uiteindelijk de atmosfeer - maar ze hebben stikstof nodig om dit te doen, die UCYN-A in toenemende mate kan bieden.

De onderzoekers schatten dat Arctic UCYN-A momenteel verantwoordelijk is voor ongeveer twee procent van de wereldwijde stikstofbinding. Door dit proces te blijven onderzoeken en het op te nemen in wereldwijde biogeochemische modellen, zullen klimaatvoorspellingen en het begrip van belangrijke oceaancycli verbeteren. De onderzoekers zijn van mening dat deze toename van beschikbare Arctische stikstof invloed kan hebben op biogeochemische cycli in de Noord-Atlantische Oceaan, verdere verschuivingen in de oceaancycli veroorzaken.

"Alleen dankzij eerder onderzoek konden we vaststellen dat dit proces nieuw is, " Zei Bronk. "Deze studie benadrukt het feit dat soms het niet vinden van een proces dat je zoekt ongelooflijk belangrijk is. We moeten gegevens bewaren en beschikbaar maken voor mensen, zodat we echt kunnen leren hoe de oceaan verandert."