Djupt i havets skymningszon, svärmar av glupande encelliga organismer kan förändra jordens kolcykel på ett sätt som forskare aldrig förväntat sig, enligt en ny studie från Florida State University-forskare.

I området 100 till 1, 000 meter under havets yta – kallad skymningszonen på grund av dess i stort sett ogenomträngliga mörker – fann forskare att små organismer som kallas feodarianer konsumerar att sjunka, kolrika partiklar innan de lägger sig på havsbotten, där de annars skulle lagras och avskiljas från atmosfären i årtusenden.

Denna upptäckt, forskare föreslår, kan indikera behovet av en omvärdering av hur kol cirkulerar genom havet, och en ny bedömning av vilken roll dessa mikroorganismer kan spela i jordens föränderliga klimat.

Resultaten publicerades i tidskriften Limnologi och oceanografi .

Huvudforskare och FSU biträdande professor i oceanografi Mike Stukel, som genomförde studien med California Current Ecosystem Long-Term Ecological Research-programmet, undersöker den biologiska pumpen – processen genom vilken kol transporteras från ytan till djuphavet.

"Koldioxid diffunderar ständigt in i havet från atmosfären och tillbaka in i atmosfären från havet, " sade Stukel. "I ythavet, när växtplankton gör fotosyntes, de tar upp koldioxid. Men växtplankton har bara livslängd på dagar till en vecka, så dessa växtplankton kommer sannolikt att dö i ythavet - vanligtvis genom att de blir uppätna av små organismer som krill."

När krill och annat djurplankton andas, de släpper ut koldioxid tillbaka till havets yta, och så småningom tillbaka in i atmosfären. Vanligtvis, koldioxiden i ytan av havet och atmosfären förblir balanserad i en nära jämvikt.

Det enda sättet som havet upplever ett nettoupptag av koldioxid från atmosfären är om det organiska kolet vid ytan transporteras till djuphavet, vanligtvis i form av sjunkande partiklar.

Partiklar kan sjunka från ythav av olika anledningar. Döda organismer, fekalt material eller amalgamerade förpackningar av organiska partiklar är alla vanliga redskap för koltransport. Kiselalger, en typ av rikligt växtplankton som utför ungefär en fjärdedel av världens fotosyntes, producera glasliknande kiseldioxidskal som gör dem betydligt tätare än vattnet, får dem att snabbt sjunka.

Om dessa sjunkande partiklar skulle nå djuphavet obehindrat, deras kol skulle hållas kvar från atmosfären i hundratals år. Men, som Stukel och hans team fann, det är inte alltid fallet.

Med hjälp av ett avancerat kamerasystem som gjorde det möjligt för forskare att identifiera organismer så små som 500 mikron (halva tjockleken på en krona), teamet upptäckte ett överflöd av mikroorganismer – mycket fler än de förväntade sig – i den avgörande skymningszonen. Deras stora fråga:Vilken roll hade dessa organismer, och feodarianer specifikt, i att konsumera sjunkande partiklar?

"Genom att kvantifiera hur många som fanns där och sedan kvantifiera andelen partiklar som de skulle fånga upp, vi kunde beräkna att de kunde förbruka så mycket som cirka 20 procent av partiklarna som sjunker ut ur ytskiktet, " sa Stukel. "Och det här var bara för en speciell familj av feodarianer, kallas aulosphaeridae."

När sjunkande partiklar förbrukas, dessa partiklar förhindras nödvändigtvis från att nå djuphavet. Uppfattningen att en grupp mikroorganismer skulle kunna konsumera 20 procent av de kolrika partiklar som sjunker från ytvattnet i detta begränsade studieområde, Stukel sa, antyder att mikroorganismer runt om i världen kan spela en mycket mer överdimensionerad roll i kolets kretslopp än forskare tidigare trott.

Även om aulosphaeridae vid vissa tillfällen skulle finnas så rikligt att de konsumerar upp till 30 procent av sjunkande partiklar, andra gånger var organismerna knappt närvarande alls. Bättre förståelse för denna variation i överflöd av aulosphaeridae och liknande organismer kan hjälpa forskare som Stukel att mer exakt förutsäga hur den biologiska pumpen kan utvecklas i framtiden.

"Vår förmåga att förstå hur dessa saker kommer att förändras är viktig för att förstå hur den globala kolcykeln kommer att förändras, " sa Stukel. "Vi måste lära oss vad som händer i resten av världen, och vi måste veta vad som orsakar dessa enorma förändringar från när dessa organismer är en riktigt dominerande spelare till när de är en marginell spelare."