Важный глобальный микробный процесс скрыт на морских частицах

Исследователи из Копенгагенского университета с помощью математического моделирования впервые продемонстрировали, как фиксация азота бактериями может происходить на агрегатах морского планктона, так называемых частицах «морского снега». Это объясняет давнюю загадку о том, как энергозатратный и чувствительный к кислороду процесс может протекать в кислородных морских водах.

Азот — ключевой лимитирующий элемент для роста морской жизни. Некоторые бактерии могут преобразовывать газообразный азот (N₂) в аммиак (N₂-фиксация), снабжая им пищевую сеть. Ранее считалось, что высокое содержание кислорода и низкое количество растворенного органического вещества в толще воды препятствуют этому анаэробному процессу. Новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что частицы «морского снега» создают для этого уникальные микросреды.

«Наша модель показала, что морская частица может быть плотно заселена бактериями. Их рост вызывает интенсивное дыхание, что приводит к низким концентрациям кислорода на частице, что в конечном итоге позволяет протекать анаэробному процессу N₂-фиксации», — объясняет первый автор исследования, постдок Subhendu Chakraborty. Модель также предсказывает распределение N₂-фиксации по глубине в зависимости от размера, плотности и скорости погружения частиц.

«Мы очень гордимся нашим исследованием, потому что оно дает первое объяснение того, как может происходить N₂-фиксация, связанная с морским снегом. Результаты указывают на то, что этот процесс важен для глобального круговорота азота в океане и, следовательно, для роста и продуктивности планктона», — говорит автор-корреспондент, профессор Лассе Риманн.