Forskare har avslöjat att partnerskapet mellan en alg och bakterier gör det väsentliga elementet kväve nyligen tillgängligt i Arktiska havet. Den mikrobiella processen med "kvävefixering" omvandlar elementet till en form som organismer kan använda, och upptäcktes nyligen i de kalla isvattnen. Denna förändring kan vara ett resultat av klimatförändringar och kan påverka globala kemiska cykler, enligt studien publicerad i Förfaranden från National Academy of Sciences .

Utan en kvävekälla, växtplankton i Arktis har alltid varit begränsad i mängden kol de kan ta ut från övre havet och atmosfären. Den nya kvävekällan som UCYN-A erbjuder kan göra arktisk växtplankton mer produktivt, slutligen minskar atmosfäriska kolhalter.

"Det var chockerande att hitta denna process i Arktis, "sa Deborah Bronk, en av studiens författare och VD och koncernchef för Bigelow Laboratory for Ocean Sciences. "Vi trodde att kvävefixering endast inträffade i tropiska och subtropiska vatten. Detta fynd kan ha enorma konsekvenser för havets kemiska cykler och klimat."

Precis som trädgårdsblommor och andra markväxter kräver kväve för att växa, elementet är också viktigt för mikroskopiska havsväxter som kallas växtplankton. Dock, det mesta av kvävet i havet är i form av en gas som de flesta organismer, inklusive människor, kan inte använda. Endast ett fåtal typer av mikroorganismer kan utföra uppgiften. Forskare trodde länge att det stora kvävefixerande växtplanktonet i havet endast levde i varmt vatten, och att kvävefixering i huvudsak saknades i Ishavet.

År 2017, Bronk och kollegor publicerade ett papper som avslöjade att kvävefixering faktiskt inträffade i Ishavet, men de visste ännu inte vilken organism som var ansvarig för processen. De blev förvånade över att upptäcka källan till UCYN-A, en encelliga cyanobakterier som lever i symbios med en alger och vanligtvis trivs i varmt vatten.

"En av de saker som denna studie visade är att våra förutfattade idéer hindrar oss från att leta efter saker som vi inte förväntar oss att hitta, "Sa Bronk." Ju mer vi lär oss om havet, ju mer vi ser att organismer är otroligt plastiska i vad de kan göra och var de kan leva. "

När Arktiska havet värms och dess havsis smälter, växtsäsongen för växtplankton förlängs. Forskargruppen anser att medan UCYN-A kan ha funnits i Arktis under en tid, de varmare förhållandena som klimatförändringarna medfört har fått det att börja fixera kväve. De tror också att detta skift i UCYN-A-verksamheten kan, i tur och ordning, påverka det globala klimatet. När växtplankton växer, de tar bort kol från havet och slutligen atmosfären - men de behöver kväve för att göra detta, som UCYN-A i allt högre grad kan tillhandahålla.

Forskarna uppskattar att Arctic UCYN-A för närvarande står för cirka två procent av den globala kvävefixeringen. Att fortsätta undersöka denna process och införliva den i globala biogeokemiska modeller kommer att förbättra klimatprognoser och förståelsen för viktiga havscykler. Forskarna tror att denna ökning av tillgängligt arktiskt kväve kan påverka biogeokemiska cykler i Nordatlanten, orsakar ytterligare förändringar i havscykler.

"Det är bara på grund av tidigare forskning som vi kunde identifiera att denna process är ny, "Bronk sa." Denna studie belyser det faktum att det ibland är otroligt viktigt att inte hitta en process du letar efter. Vi måste bevara data och göra dem tillgängliga för människor så att vi verkligen kan lära oss hur havet förändras. "