Een door het University of Maryland Center for Environmental Science geleide onderzoekscruise vertrekt maandag naar de diepe Atlantische Oceaan, 80 mijl ten zuidoosten van Bermuda, voor een week wetenschap op zee aan boord van de 171-voet R/V Atlantic Explorer. Wetenschappers zullen de diepten van de oceaan bemonsteren en de bacteriële diversiteit en functie analyseren om de mariene koolstofcyclus in de oceaan beter te begrijpen.

"Om de koolstofcyclus volledig te begrijpen, moet je begrijpen wat er in de oceaan gebeurt, "zei hoofdwetenschapper Michael Gonsior van het Centrum voor Milieuwetenschappen van de Universiteit van Maryland. "80% van de organische stoffen die in de oceaan zijn opgelost, is op structureel niveau onbekend."

Het team van wetenschappers en afgestudeerde studenten zal watermonsters verzamelen op verschillende diepten, van oligotrofe, diepblauw water - elke 200 meter helemaal tot bijna 5, 000 meter - vanaf een vast punt in de Atlantische Oceaan. De incrementele bemonstering zal een diversiteit aan mariene organismen opleveren omdat de gemeenschap zal veranderen afhankelijk van de diepten. Vervolgens zullen ze de volgende generatie sequencing-tools gebruiken om de genomen van bacteriële gemeenschappen te sequensen. Hun doel:begrijpen hoe cyanobacteriën bijdragen aan de mariene koolstofcyclus.

De oceaan speelt een belangrijke rol in de wereldwijde koolstofcyclus. Bijna 50% van de CO2 die wordt gegenereerd door menselijke activiteiten, zoals het verbranden van fossiele brandstoffen, wordt geabsorbeerd door de oceaan. Koolstof beweegt dagelijks in en uit de oceaan, maar het wordt daar ook duizenden jaren bewaard. De oceaan wordt een koolstof "sink" genoemd omdat het meer koolstof uit de atmosfeer opneemt dan het opgeeft.

"Deze gezamenlijke studie zal leiden tot een beter begrip van de rol van de verwerking van microbiële koolstofpompen en het transport van recalcitrante DOM naar de diepe oceaan, "Zei Gonsior. "Het heeft het potentieel om ons begrip van een vermoedelijk belangrijke mariene CDOM-bron fundamenteel te vergroten en om belangrijke problemen in de mariene koolstofcyclus aan te pakken. We zijn op jacht om op structureel niveau de eerste vrij stabiele fluorescerende organische verbindingen in de open oceaan te beschrijven."

Wetenschappers zullen een specifieke component van organisch materiaal in de oceanen onderzoeken, genaamd chromofore opgeloste organische stof. of CDOM, die een deel van de koolstof van de oceaan opslaat en ook een cruciale rol speelt bij het beschermen van onderzeese wezens tegen schadelijke ultraviolette straling. In feite, de donkere diepe oceaan bevat een aanzienlijke hoeveelheid van dit gekleurde materiaal, ook al lijkt het water kristalhelder. Bronnen van deze CDOM blijven grotendeels onbekend, en dit project biedt een nieuw pad voor het integreren van de chemische eigenschap van CDOM met microbiële structuur en activiteit.

Voorlopig onderzoek toont aan dat het niet allemaal afkomstig is van landbronnen of van de atmosfeer, maar kleine bacteriën genaamd picocyanobacteriën kunnen CDOM afgeven in de oceanen als gevolg van een virale interactie. Zodra de onderzoekers terugkeren van de cruise, ze zullen onderzoeken hoe dit organische materiaal tijdens dit proces afbreekt en microbiële gemeenschappen beïnvloedt. De bacteriële gemeenschappen in de oceaan veranderen, en onderzoekers zullen bekijken hoe de veranderende omstandigheden de populaties en de snelheid van degradatie kunnen beïnvloeden.

"Het doel is om te proberen te begrijpen hoe bacteriën betrokken zijn bij de afbraak van deze organische stof, " zei co-hoofdonderzoeker Feng Chen van het Institute of Marine and Environmental Technology, die de bacteriemonsters terug naar het laboratorium zal brengen en hun genomen zal sequensen.

Het onderzoeksteam omvat universitair hoofddocent Michael Gonsior, postdoctoraal onderzoek Leanne Powers en promovendus Madeleine Lahm; Professor Feng Chen en afgestudeerde studenten Daniel Fucich, Ana Sosa, en Menqi Zon;, en assistent-professor Jacob Cram en onderzoeksassistent Ashley Collins.

UMCES-onderzoekers worden vergezeld door professor Norbert Hertkorn van het Helmholtz Center for Environmental Health, München, Duitsland en Shannon Leigh McCallister, Collega Professor, Virginia Commonwealth-universiteit, en onderzoekers van de Universiteit van Delaware.

Dit is deel één van het onderzoeksproject dat wordt gefinancierd door de National Science Foundation. Volgend jaar onderzoeken onderzoekers wat er in de Stille Oceaan gebeurt en wat de verschillen zijn tussen de Stille en de Atlantische Oceaan.