این مطالعه نشان می دهد که برای موجودات میکروسکوپی، جریان های اقیانوسی به عنوان “بزرگراه” به اعماق عمیق تر عمل می کنند.

مارا فریلیچ، استادیار دپارتمان ریاضیات کاربردی دانشگاه براون و دپارتمان زمین می‌گوید: «ما دریافتیم که چون این موجودات بسیار کوچک هستند، می‌توانند توسط جریان‌های اقیانوسی که آنها را عمیق‌تر از جایی که رشد می‌کنند جاروب کند. ، علوم محیطی و سیاره ای، که کار را به عنوان دکتری راه اندازی کرد. دانشجو در یک برنامه مشترک در MIT و موسسه اقیانوس شناسی Woods Hole. این موجودات اغلب یک سفر یک طرفه است، اما با انجام آن سفر، نقش مهمی در اتصال بخش‌های مختلف اقیانوس دارند.»

فریلیش این تحقیق را در دوره دکتری خود انجام داد. با Amala Mahadevan، دانشمند ارشد Woods Hole، با همکاری نزدیک با الکساندرا Z. Worden، دانشمند ارشد آزمایشگاه بیولوژیکی دریایی و تیمش.

برای خبرنامه روزانه دوز ثبت نام کنید و بهترین اخبار علمی را از سراسر وب دریافت کنید که هر روز صبح مستقیماً به صندوق ورودی شما تحویل داده می شود؟ به آسانی صبح یکشنبه است.

جریان‌هایی که تیم کشف کردند، نفوذ نامیده می‌شوند و با شستن موجودات کوچک، به تغییر انواع مواد غذایی موجود در لایه‌های عمیق‌تر اقیانوس کمک می‌کنند و در عین حال مقدار قابل توجهی کربن را از سطح آب منتقل می‌کنند. این به تغذیه سایر موجودات در زنجیره غذایی اقیانوس کمک می کند و پیچیدگی اکوسیستم را در اعماق بیشتر افزایش می دهد و بر نحوه عملکرد زندگی و شیمی در زیر آب تأثیر می گذارد.

به طور کلی، این تحقیق درک متعارف را در مورد چگونگی انتقال کربن که توسط فتوسنتز در لایه نور خورشید اقیانوس به ماده آلی تبدیل می‌شود، به چالش می‌کشد.

“اکثر فتوسنتز – که توسط آن نور به کربن آلی، منبع غذایی برای موجودات زنده تبدیل می شود – در 50 متری بالای اقیانوس اتفاق می افتد، بنابراین این سوال همیشه مطرح بوده است: کربنی که توسط فتوسنتز تثبیت می شود چگونه وارد می شود. در اعماق اقیانوس؟ “فریلیچ” گفت: “غرق شدن ذرات غنی از کربن همیشه تنها پاسخ به این سوال بوده است، اما آنچه ما دریافتیم این است که موجودات کوچک و تک سلولی در جریان اقیانوس گیر کرده اند تا شکل بگیرند نفوذها .. چنین نفوذهایی از ویژگی های مهم اقیانوس نیمه گرمسیری هستند – در حالی که ده ها کیلومتر به صورت جانبی گسترش می یابند، همچنین صدها متر به صورت عمودی فرود می آیند و سلول ها و کربن را با خود حمل می کنند، مکانیزمی که در تخمین های قبلی حمل و نقل کربن در نظر گرفته نشده است.

محققان دریافتند که هجوم ها در تمام طول سال رخ می دهد و در مناطق غنی از زیست توده، از جمله جایی که موجودات گیاهی در بالاترین غلظت خود هستند، سرچشمه می گیرند. قبلا تصور می شد که جریان های اقیانوسی کربن را فقط به صورت فصلی به عمق منتقل می کنند. محققان پیشنهاد می کنند که این نفوذها در اقیانوس های نیمه گرمسیری جهان گسترده است. آنها مجراهایی را برای انتقال مداوم کربن و اکسیژن از اقیانوس خورشیدی به اعماق فراهم می کنند.

فریلیچ گفت: “ما جوامع میکروبی را مشاهده کردیم که دقیقاً شبیه جوامع میکروبی سطحی تا عمق 200 متری بودند.” در مناطق دیگر، ما فکر می کنیم که می تواند بسیار عمیق تر باشد. در کمال تعجب متوجه شدیم که اکثر میکروب‌های موجود در این نفوذها باکتری‌هایی هستند که از کربن تثبیت شده توسط سلول‌های فتوسنتزی تغذیه می‌کنند. این نشان داد که بیشتر زیست توده منتقل شده از لایه های نور خورشید از میکروب های غیر فتوسنتزی تشکیل شده است.

به عنوان یک همکاری بین ایالات متحده، اسپانیا و ایتالیا، دانشمندان برای مطالعه در سه سفر به مدیترانه نیمه گرمسیری رفتند. آنها از ابزارهای ویژه ای برای اندازه گیری خواصی مانند دمای آب، شوری و فراوانی موجودات کوچک در اعماق مختلف استفاده کردند. تجزیه و تحلیل های انجام شده با همکاری بوم شناس میکروبی الکساندرا وردن از آزمایشگاه بیولوژیکی دریایی به نشان دادن تفاوت بین نمونه های تراوش و آب پس زمینه کمک کرد. مشاهده اینکه جوامع میکروبی در نمونه‌های نفوذ عمیق‌تر شبیه جوامع میکروبی سطحی هستند، نشان می‌دهد که آنها در عمق منتقل می‌شوند. محققان همچنین از مدل‌های کامپیوتری برای شبیه‌سازی جریان‌های اقیانوسی استفاده کردند تا چگونگی حرکت جوامع کوچک گیاهان و باکتری‌ها را در آب نشان دهند.

“با داده های قانع کننده از دریای مدیترانه که این فرآیند کانال های سه بعدی را به عنوان مکانیزمی برای انتقال میکروب های سطحی در اقیانوس تاریک به آب های گرم ایجاد می کند، ما توانستیم آثار صادرات مشابه را در مناطق وسیعی از اقیانوس باز ببینیم.” وردن گفت.

این مطالعه علاوه بر برجسته کردن اهمیت اکولوژیکی نفوذها در شکل‌دهی تنوع زیستی اقیانوس‌ها، به چگونگی تأثیر نفوذها توسط تغییرات آب و هوایی نیز می‌پردازد. تصور می‌شود که با گرم شدن اقیانوس‌های زمین، نسبت کربن در سلول‌های کوچک افزایش می‌یابد و حمل و نقل در نفوذ ممکن است به اندازه مکانیسم‌های دیگری که کربن را در عمق انتقال می‌دهند تحت تأثیر قرار نگیرد. این مداخلات درک ما را از نحوه حرکت کربن در اقیانوس تغییر می دهد و می تواند به تنظیم ذخیره کربن و دینامیک میکروبی در اعماق اقیانوس کمک کند.

فریلیش گفت: «اکنون که این را کشف کردیم، چیزهای بیشتری برای کشف وجود دارد. نکته بعدی این است که آنچه را که در اینجا آموخته ایم، در نظر بگیریم و تعیین کنیم که آیا می توانیم از آن برای پیش بینی اینکه چگونه تغییرات در ترکیب جامعه میکروبی بر انتقال کربن و چرخه جهانی کربن در یک آب و هوای در حال تغییر تأثیر می گذارد، استفاده کنیم یا خیر.

تصویر: کاوسالیا ماهادوان.

اگر محتوایی را که ایجاد می‌کنیم دوست دارید و می‌خواهید از ما حمایت کنید، لطفاً یک حامی حامی شوید! با پیوستن به انجمن ما، به مزایای انحصاری مانند دسترسی زودهنگام به آخرین محتوای ما، به‌روزرسانی‌های پشت صحنه، و امکان ارسال سؤالات و پیشنهاد موضوعاتی برای پوشش ما دسترسی خواهید داشت. حمایت شما به ما این امکان را می دهد که به تولید محتوای با کیفیت بالا ادامه دهیم و به مخاطبان بیشتری دسترسی پیدا کنیم.

امروز در Patreon به ما بپیوندید و بیایید با هم کار کنیم تا محتوای شگفت انگیزتری ایجاد کنیم! https://www.patreon.com/ScientificInquirer