Stikstof is essentieel voor al het leven op aarde. In de wereldzeeën echter, dit element is schaars, en de beschikbaarheid van stikstof is daarom van cruciaal belang voor de groei van het zeeleven. Sommige bacteriën die in zeewater worden aangetroffen, kunnen stikstofgas omzetten (N ₂ ) tot ammoniak (bekend als N ₂ fixatie), en daarmee het mariene voedselweb van stikstof te voorzien.

Hoe in vredesnaam?

Het stelt wetenschappers al jaren voor een raadsel of en hoe bacteriën, die leven van opgeloste organische stoffen in zeewateren, kan N . uitvoeren ₂ fixatie. Er werd aangenomen dat het hoge zuurstofgehalte in combinatie met de lage hoeveelheid opgeloste organische stof in de zeewaterkolom de anaërobe en energieverbruikende N ₂ fixatie.

Al in de jaren tachtig werd gesuggereerd dat aggregaten, zogenaamde "zeesneeuwdeeltjes", zouden mogelijk geschikte locaties kunnen zijn voor N ₂ fixatie, maar dit is nooit bewezen. Tot nu.

In een nieuwe studie, onderzoekers van de Universiteit van Kopenhagen tonen aan, door gebruik te maken van wiskundige modellen, dat microbiële fixatie van stikstof kan plaatsvinden op deze aggregaten van levende en dode organismen in het mariene plankton. De studie is zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

Mariene sneeuw

"Ons werk heeft bijna twee jaar geduurd, maar het was zeker de moeite waard aangezien de resultaten nogal een doorbraak zijn. In nauwe samenwerking met onze onderzoeksmedewerkers van het Centre for Ocean Life van DTU Aqua en in de VS, we zijn erin geslaagd een model te creëren dat de omstandigheden op mariene sneeuwdeeltjes nabootst. Met dit model, laten we zien dat een marien deeltje dicht gekoloniseerd kan worden door bacteriën. Deze groei van bacteriën veroorzaakt uitgebreide ademhaling, wat leidt tot lage zuurstofconcentraties op het deeltje, wat uiteindelijk zorgt voor het anaërobe proces van N ₂ fixatie", vertelt eerste auteur en postdoc bij de afdeling Biologie, Universiteit van Kopenhagen, Subhendu Chakraborty.

Met hun model konden de onderzoekers ook de diepteverdeling van N . laten zien ₂ fixatie in de zeewaterkolom. Ze vonden, dat onder andere dan ₂ bevestiging is afhankelijk van de grootte, dichtheid en zinksnelheid van de mariene sneeuwdeeltjes. Bovendien, ze toonden aan dat hun gemodelleerde snelheden vergelijkbaar waren met werkelijke snelheden gemeten in mariene wateren.

Zeewatermonsternemer

"Deze vergelijking gaf ons vertrouwen in het model", zegt corresponderend auteur Lasse Riemann, Hoogleraar bij de afdeling Biologie. Hij vervolgt:"We zijn erg trots op onze studie, omdat het de eerste uitleg geeft over hoe N . geassocieerd met zeesneeuw ₂ fixatie kan plaatsvinden. Verder, de resultaten geven aan dat dit proces belangrijk is voor de wereldwijde stikstofcyclus in de zee en daarmee voor de groei en productiviteit van plankton".

De onderzoekers hopen dat hun studie een inspiratie zal zijn voor toekomstig werk aan microbieel leven op mariene deeltjes, vanwege zijn schijnbaar cruciale rol in de kringloop van veel voedingsstoffen in de oceaan.