Ökande vattentemperaturer är ansvariga för ackumuleringen av en kemikalie som kallas nitrit i marina miljöer över hela världen, ett symptom på bredare förändringar i normala havsbiokemiska vägar som i slutändan kan störa havsmatväv, enligt ny forskning från University of Georgia.

Nitrit produceras när mikroorganismer konsumerar ammonium i avfallsprodukter från gödningsmedel, behandlat avlopp och animaliskt avfall. För mycket nitrit kan förändra typer och mängder av encelliga växter som lever i marina miljöer, kan påverka djuren som livnär sig på dem, sa James Hollibaugh, medförfattare till studien publicerad nyligen i Miljövetenskap och teknik . Det kan också leda till giftiga algblomningar och skapa döda zoner där inga fiskar eller djur kan leva.

"Stigande havstemperaturer förändrar sättet som kustnära ekosystem - och förmodligen markbundna ekosystem, också - bearbeta kväve, "sa Hollibaugh, Distinguished Research Professor of Marine Sciences vid UGA:s Franklin College of Arts and Sciences. "Mycket av den globala kvävecykeln sker i kustzonen."

Hollibaugh och forskaren Sylvia Schaefer fann midsommartoppar i koncentrationer av nitrit tillsammans med massiva ökningar i antalet mikroorganismer som producerar det i kustvattnet utanför Sapelo Island, Georgien, i data som samlats in under åtta år. Även om de flesta forskare tror att nitritackumulering är en följd av syrebrist i en marin miljö, Hollibaugh och Schaefer tyckte att något annat måste driva ackumuleringen.

"Paradigmet som lärdes när jag gick i skolan var att hypoxi, eller brist på syre, resulterar i nitritackumulering, "Sade Hollibaugh." Men Georgiens kust blir inte hypoxisk. Det passade bara inte. "

Efter att ha utfört laboratorieexperiment som utsatte de encelliga organismerna som kallas Thaumarchaea för varierande vattentemperaturer, forskarna upptäckte att högre temperaturer fick mikroorganismerna att producera mer nitrit.

"Mikroorganismerna som är involverade i denna process är mycket toleranta mot låga syrenivåer, "Sa Schaefer." Normalt sett två grupper av mikroorganismer samarbetar med varandra för att omvandla ammonium till nitrat så att du inte ser att nitrit verkligen ackumuleras alls, men vi fann att aktiviteten för dessa två grupper avkopplades till följd av de ökade vattentemperaturerna. "

För att se om mönstret hölls bortom ön, Schaefer och Hollibaugh analyserade miljöövervakningsdata från 270 platser i USA, Frankrike och Bermuda, slutligen bekräftar förhållandet mellan högre temperaturer och nitritackumulering.

Detta beroende av temperatur uppskattades inte av forskarsamhället förrän nu, och det kan få omfattande konsekvenser även bortom kustvattenhantering, Sa Hollibaugh.

"Samma process, även om vi inte tittade specifikt på det, sker när det gäller gödsling av jord för jordbruksändamål, "sa han." Det påverkar bönderna och deras effektiva användning av gödningsmedel - när de ska applicera det och i vilken form det ska vara i - och i slutändan kommer mycket av det gödselmedlet att hamna i vattenvägarna, vilket kan leda till algblomningar som kväver andra arter. "

Nitritackumulering kan också resultera i mer produktion av lustgas, en kraftfull växthusgas som mer påverkar klimatförändringarna per molekyl än koldioxid, Sa Hollibaugh. Att lustgasproduktionen sedan ökar den globala temperaturen mer, orsakar mer nitritackumulering och skapar en positiv återkopplingsslinga.

"Om du bor på en kärr och tittar ut över vattnet, du kommer nog inte att märka det, men om du gillar skaldjur, gillar att fiska, som fritidsvattensporter, då spelar dessa fynd någon roll, "Sade Hollibaugh." Informationen från övervakningsprogram, som de vi använde för att analysera temperatur- och nitritdata över hela landet och i andra länder, kan användas inte bara för att förutse vad som kommer att hända på vägen och de långsiktiga konsekvenserna av ledningsbeslut, men också för att komma med potentiella lösningar på problemet. Data som samlas in av dessa program är viktiga för en klok hantering av våra resurser. "