Baanbrekend onderzoek heeft aangetoond dat de erosie van oude sedimenten diep onder het Antarctische ijs een vitale en voorheen onbekende bron van voedingsstoffen en energie zou kunnen zijn voor een overvloedig microbieel leven.

De studie, geleid door de Universiteit van Bristol en vandaag gepubliceerd in Communicatie Aarde &Milieu , werpt nieuw licht op de vele verbindingen die verschillende microben ondersteunen die deel uitmaken van een enorm subglaciaal ecosysteem.

Hoofdauteur Dr. Beatriz Gill Olivas, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker aan de Universiteit van Bristol, zei:"Hoewel de studie zich richtte op monsters verkregen uit een enkel subglaciaal meer, de resultaten kunnen veel bredere implicaties hebben. Subglaciaal Lake Whillans maakt deel uit van een groot onderling verbonden hydrologisch systeem, dus erosie die stroomopwaarts plaatsvindt, kan een potentiële bron zijn van biologisch belangrijke verbindingen voor deze en andere meren in het systeem die bloeiende gemeenschappen van microbieel leven kunnen herbergen."

Het internationale onderzoeksteam repliceerde erosieprocessen in ijskappen door sedimenten uit Lake Whillans te verpletteren, een subglaciaal meer op Antarctica, overspannen ongeveer 60 km ² , ongeveer 800 meter onder het ijsoppervlak, vervolgens deze sedimenten bevochtigen en op 0 graden Celsius houden zonder zuurstof, subglaciale omstandigheden te benaderen.

Bevindingen toonden een enkele verpletterende gebeurtenis tot een diepte van 10 cm, gevolgd door een incubatietijd van 41 dagen, van deze zelfde sedimenten heeft het potentieel om tot een kwart (24 procent) van het geschatte methaan te leveren dat nodig is voor methanotrofen, kleine microben die afhankelijk zijn van methaan als hun bron van koolstof en energie, aanwezig zijn in deze omgevingen. Aanzienlijke concentraties van waterstof en kooldioxide werden ook geproduceerd tijdens het breken en incuberen. Deze gassen kunnen mogelijk worden gebruikt door methaangenererende microben, methanogenen genoemd, om genoeg methaan te produceren dat zou helpen de sterk variërende niveaus in Lake Whillans te verklaren.

Een andere tot nu toe onbekende bevinding was de detectie van meetbare concentraties ammonium in water na incubatie met gemalen sedimenten. Dit is van bijzonder belang voor Lake Whillans, waar er een overvloed is aan microbiële taxa die het potentieel hebben om energie te halen uit ammoniumoxidatie, een proces dat bekend staat als nitrificatie. De studie toonde een enkele verpletterende gebeurtenis met hoge energie aan, gevolgd door dezelfde incubatietijd, heeft het potentieel om meer te produceren dan de jaarlijkse vraag naar ammonium (120 procent) in het meer.

"Ons eerdere begrip suggereert dat de structuur en functie van subglaciale ecosystemen afhangt van de aanwezigheid van redox-soorten en redox-gradiënten in vloeibaar water. Deze studie toont aan dat het erosieproces mogelijk water op vers afgeschuurde minerale oppervlakken kan splitsen en waterstof kan produceren (een reducerend eindlid soorten) en waterstofperoxide (een sterk oxiderende verbinding), het creëren van een redox-gradiënt en het leveren van een voorheen niet-erkende energiebron voor microbiële ecosystemen, " Dr. Gill Olivas legde uit.

"Slechts twee eerdere studies hebben gekeken naar de mogelijke invloed van erosie op subglaciale energie- en voedingsbronnen, waarbij grotendeels onverweerde rotsmonsters werden verpletterd. Dit is de eerste studie waarbij sterk verweerde, oude mariene sedimenten, toch kwamen de gemeten concentraties van gassen grotendeels overeen met eerdere resultaten."

Dr. Gill Olivas voegde toe:"Hoewel deze experimenten niet de ware omvang van erosie onder gletsjers weerspiegelen, ze duiden wel op het potentieel voor het verpletteren van sedimenten om belangrijke voedselbronnen te leveren aan subglaciale ecosystemen. Verdere studie is nu nodig om het volledige scala aan reacties te identificeren die rechtstreeks het gevolg zijn van erosieprocessen en hoe deze kunnen variëren met verschillen in het onderliggende sediment."