En av de snabbast växande organismerna på jorden, jätte kelp kan växa 2 fot om dagen och nå nästan 150 fot i längd - under en växtsäsong.

Tillväxtskott av denna stora tång drivs av en diet med löst kväve. En av de viktigaste formerna av kväve är nitrat, och även om nitrat är knappt på sommaren och hösten, jätte kelp fortsätter att växa året runt.

Forskare som är anslutna till National Science Foundation (NSF) Santa Barbara Coastal (SBC) Long-Term Ecological Research (LTER) -platsen ville bestämma hur jätte kelp bibehöll sin imponerande tillväxt under säsonger när nitrat nästan försvinner.

Detaljer om deras fynd visas idag i ett papper i tidningen Limnologi och oceanografiska brev .

Mer än en form av kväve

Nitrat och en annan form av kväve, ammonium, är de enda källorna kelp hade varit kända för att använda. "Vi tittade på ammonium. Men dess närvaro kunde inte förklara hela tillväxten vi såg under sommaren, "förklarade huvudförfattaren Jason Smith från University of California, Santa Barbara (UCSB).

Forskarna upptäckte att kelp också använder en annan form av löst kväve, urea, finns i överflöd i kustnära uppväxtzoner som Santa Barbara -kanalen.

"Urea är ett vanligt gödningsmedel, "sa Smith, "så det är närvarande i avrinning. Och det finns naturliga källor också."

När forskarna mätte urea i havet, de fann att det var konsekvent närvarande året runt, och koncentrationer tenderade att vara högre än för ammonium och nitrat på sommaren.

"Denna rapport ger en förklaring till hur jättekelp i södra Kalifornien kan bestå och växa när nitratkoncentrationerna i kustvatten är extremt låga, "sa David Garrison, en programchef i NSF:s LTER -program, som finansierade studien.

Undervattens- och lab-experiment

Forskarna utförde experiment på jättekare på fältet, och på tångblad fördes tillbaka till labbet. Smith och hans kollegor testade om tången kunde dra nytta av urea som näringsämne, och jämförde tillväxttakt när ammonium och nitrat användes som näringsämnen.

"Det visade sig att kelp konsekvent inte visade någon preferens, och använde urea i lika stora mängder som ammonium, "Smith sa." Våra resultat tyder på att det finns tillräckligt med urea för att upprätthålla kelptillväxt när halterna av ammonium och nitrat är låga. "

Dock, beräkning av en användningshastighet för dessa olika föreningar gav bara hälften av svaret.

"Vi utförde en uppsättning kontrollerade experiment på kelpvävnad för att bevisa att karbamidmolekylen själv kommer in i vävnaden, "Smith sa." Vi är de första som dokumenterar för någon tång att hela karbamidmolekylen förbrukas, vilket kraftigt utökar den kända fysiologin hos jättekelp och de typer av kväveformer som växten kan använda. "

Urea:förekommer i kusthav runt om i världen

Forskare vet att urea har en bestående närvaro i kusthavet, inte bara utanför Kaliforniens kust utan i kusthaven globalt. Fyndet hjälper till att förklara tångtillväxt på många ställen.

Forskningen hjälper också till att svara på en annan fråga:varför tillväxten av växtplankton minskade under El Niño 2013-2016, medan jättekarl blomstrade. Mindre kväve tillgängligt i det varmare ytvattnet minskade växtplanktontillväxten, medan jättekeltillväxten var stabil, tack vare urea som näringskälla. Växtplankton använder inte urea.

Tillagd medförfattare Dan Reed, huvudutredare på NSF SBC LTER -webbplatsen och en forskare vid UCSB, "Att veta att jätte kelp använder urea, och att urea inte är relaterat till tillgängligheten av nitrat i havet, ger forskare ett sätt att förstå orsakerna till att kelptillväxt verkar skilja sig från växtplanktons. "

Forskare vid NSF SBC LTER -webbplatsen skulle vilja veta hur kväveanvändningen är fördelad mellan kelp och växtplankton, och om havsuppvärmning kommer att ha samma effekt på jättekelp som på växtplankton.

Allt kväve, sa forskarna, är helt klart inte detsamma.