Två forskare vid Montana State University har spelat en stor roll för att upptäcka hur mikrobiella samhällen i smältande glaciärer bidrar till jordens kolkrets, ett fynd som har globala konsekvenser eftersom huvuddelen av jordens glaciärer krymper som svar på ett värmande klimat.

Heidi Smith, en postdoktor, och Christine Foreman, docent i kemisk och biologisk teknik, båda av Center for Biofilm Engineering i MSU's College of Engineering, var medförfattare till ett papper publicerat i den prestigefyllda tidskriften Naturgeovetenskap . Tidningen publicerades på tidskriftens webbplats den 3 april.

Med titeln "Mikrobiell bildning av labilt organiskt kol i antarktiska glaciala miljöer, "artikeln var medförfattare av forskare vid University of Colorado i Boulder, U.S. Geological Survey, Stockholms universitet i Sverige och Max Planck -institutet för marin mikrobiologi i Tyskland.

Papperet utmanar den rådande teorin om att mikroorganismer som finns i glacialt smältvatten främst förbrukar gammalt organiskt kol som en gång deponerades på glaciala ytor och införlivades i is när glaciärer bildades.

"Vi kände att det fanns en annan sida av historien, "sa Smith, tidningens huvudförfattare. Smith tog en doktorsexamen i ekologi och miljövetenskap vid MSU:s avdelning för markresurser och miljövetenskap 2016, med Foreman som rådgivare.

"Det vi visade för första gången är att en stor andel av det organiska kolet istället kommer från fotosyntetiska bakterier" som också finns i isen och som blir aktiva när isen smälter, Smith sa. Som växter, dessa bakterier absorberar koldioxid och ger i sin tur en källa till organiskt material.

Forskargruppen gjorde upptäckten efter provtagning av smältvatten från en stor bäck som rinner över ytan på en glaciär i McMurdo Dry Valleys -regionen i Antarktis 2012.

Efteråt, Smith tillbringade två månader vid Max Planck Institute for Marine Microbiology i Bremen, Tyskland, med stöd från National Science Stiftels flaggskepp, tvärvetenskapliga utbildningsprogram, den integrerande forskarutbildningen och forskarpraktiken. Där, hon arbetade med kollegor för att spåra hur olika kolisotoper rörde sig genom smältvattnets ekosystem, låta laget bestämma kolets ursprung och aktivitet.

Forskarna fann slutligen att de glaciala mikroberna utnyttjade kolet som produceras av de fotosyntetiska bakterierna i högre takt än de äldre, mer komplexa kolmolekyler deponerade i isen, eftersom det bakteriella kolet är mer "labilt" "eller lätt bryts ner. Det labila kolet" är ungefär som en Snickers -bar, "betyder att det är en snabb, energigivande matkälla som är mest tillgänglig för mikroberna, Smith sa.

Dessutom, forskarna fann att de fotosyntetiska bakterierna producerade ungefär fyra gånger mer kol än de togs upp av mikroberna, vilket resulterar i att ett överskott av organiskt kol spolas nedströms. "Den ekologiska effekten av detta biologiskt producerade organiska kol på nedströms ekosystem kommer att förstärkas på grund av dess mycket labila natur, Sa förman.

Även om enskilda isströmmar exporterar relativt små mängder organiskt kol, den stora massan av glaciärer, som täcker mer än 10 procent av jordens yta, betyder att total isavrinning är en viktig källa till materialet. Marint organiskt kol ligger till grund för omfattande ekologiska processer som produktion av växtplankton, grunden för oceanernas matnät.

När glaciärer alltmer smälter och släpper ut det ekologiskt producerade, labilt kol, "Vi tror att marina mikrobiella samhällen kommer att påverkas mest, "Smith sa." Vi hoppas att detta genererar mer diskussion. "

I en "News and Views" -kommentar som åtföljer artikeln i Nature Geoscience, Elizabeth Kujawinski, en anställd forskare vid Woods Hole Oceanographic Institution, kallade teamets arbete "en elegant kombination" av forskningsmetoder.

Tagen tillsammans med en annan studie publicerad i samma nummer av Naturgeovetenskap , om mikrobiell kolcykling i Grönland, Smiths papper "tömmer tanken att glaciärytor är dåliga värdar för mikrobiell metabolism, "enligt Kujawinski. De två studierna" har visat att mikrobiell kolcykling på glaciärytor inte kan ignoreras, " tillade hon.