Các nhà khoa học sử dụng carbon để phát hiện một nguồn nitơ mới trong đại dương mở

Các nhà khoa học sử dụng carbon để phát hiện một nguồn nitơ mới trong đại dương mở

    Các nhà khoa học sử dụng carbon để phát hiện một nguồn nitơ mới trong đại dương mở
    của Anne M Stark, Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore

    Scientists use carbon to detect a new nitrogen source in the open ocean
    Các mẫu nước từ Thái Bình Dương được tàu nghiên cứu “Sally Ride” lấy mẫu để điều tra quá trình cố định đạm. Ảnh: Katie Harding/LLNL


    Các nhà khoa học của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) và UC Santa Cruz đã phát hiện ra một lớp cố định đạm đã được giả thuyết trước đây trên bề mặt đại dương.

    Sự khan hiếm nitơ hạn chế sự phát triển của thực vật phù du đại dương, một bể hấp thụ carbon quan trọng trên toàn cầu và là nền tảng của lưới thức ăn biển. Nitơ có thể được sử dụng bởi thực vật phù du thường có nồng độ rất thấp trong lớp ánh sáng mặt trời của đại dương mở, nhưng hai nguồn nitơ mới chính trong các đại dương bề mặt là nitrat đến từ sâu và "cố định" nitơ sinh học của N2 khí từ khí quyển bởi một số vi khuẩn lam.

    Trong nghiên cứu mới được công bố trên Nature Communications, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng một loại chất cố định đạm thay thế, không có chức năng quang hợp, được liên kết với các hạt biển và cố định đạm ở một số vùng của đại dương.

    Tác giả chính và cựu học giả tốt nghiệp LLNL Katie Harding cho biết: “Trong hơn ba thập kỷ, các nhà khoa học đã biết loại sinh vật cố định đạm thay thế này phổ biến rộng rãi trên bề mặt đại dương, nhưng chúng tôi thiếu bằng chứng trực tiếp rằng chúng thực sự có thể cố định đạm cho đến nay”. Harding là nghiên cứu sinh tại UC Santa Cruz trong phòng thí nghiệm của Jonathan Zehr, người đã dành nhiều thập kỷ nghiên cứu quá trình cố định đạm ở biển.

    Scientists use carbon to detect a new nitrogen source in the open ocean
    Ví dụ về một trong các hạt mảnh vụn biển mà nhóm đã phát hiện ra sinh vật cố định đạm (được hiển thị bằng mũi tên đỏ là điểm nóng trong quá trình làm giàu 15N). Thanh tỷ lệ = 5 micromet. Ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore
    Nhà khoa học LLNL Xavier Mayali cho biết rất khó để tìm ra hoạt động này.

    "Chúng tôi tìm thấy nó vì chúng tôi có thể sử dụng công cụ nanoSIMS của mình để định vị các tế bào riêng lẻ trên các hạt biển," Mayali nói. "Vì vậy, các chất cố định đạm không quang hợp dường như không trôi nổi tự do mà thay vào đó chúng được gắn vào mảnh vụn biển và cuối cùng sẽ chìm xuống đại dương sâu thẳm."

    Trong nghiên cứu mới, các thành viên trong nhóm đã sử dụng phương pháp đánh dấu đồng vị ổn định hiếm carbon (C) và nitơ (N) kết hợp để họ có thể tách các sinh vật kết hợp cả N và C (như vi khuẩn lam cố định N trong quang hợp) khỏi những sinh vật chỉ kết hợp N ( sinh vật cố định N không phải vi khuẩn lam).

    Thiết bị nanoSIMS tại LLNL cho phép định lượng các đồng vị hiếm C và N ở cấp độ đơn tế bào và có thể phát hiện các chất cố định N được giả định sau khi các mẫu được ủ trên biển với khí N2 và CO2 được dán nhãn.

    Vẫn chưa biết tầm quan trọng của phát hiện này đối với sức khỏe của các đại dương.

    Mayali cho biết: “Thực vật phù du tăng trưởng nhiều hơn, được thúc đẩy một phần nhờ đầu vào nitơ, có thể mang lại lợi ích cho sinh vật biển. "Nếu các hạt chìm dưới biển có nhiều nitơ trong chúng từ hoạt động này, thì điều đó có khả năng làm cho chúng trở nên bổ dưỡng hơn cho các sinh vật sống dưới biển sâu."

    Hiểu rõ hơn về các nguồn N trong đại dương cũng ảnh hưởng đến khả năng dự đoán sự hấp thụ C của đại dương vì thực vật phù du biển thường bị hạn chế bởi N. Nếu chúng có đủ N, chúng sẽ hấp thụ nhiều C hơn từ khí quyển. Vì vậy, mặc dù các sinh vật mới được phát hiện không quang hợp, nhưng chất cố định N mà chúng cố định có thể được sử dụng bởi các sinh vật cố định C. Ngoài ra, sự chìm xuống của mảnh vụn biển, nơi tìm thấy các chất cố định N này, là một trong những cơ chế chính của quá trình này. cô lập C tự nhiên trong các đại dương.

    Phương pháp ghi nhãn đồng vị kép có các ứng dụng trong các lĩnh vực khác như lưu trữ C trong đất và nhiên liệu sinh học. Mayali cho biết: “Chúng tôi có thể sử dụng phương pháp này để tìm kiếm các loại sinh vật này trong đất và trong các loại tảo sản xuất nhiên liệu sinh học, đặc biệt là trong môi trường nghèo N nơi các sinh vật cố định N sẽ rất quan trọng đối với sức khỏe của hệ sinh thái”.

    Zalo
    Hotline