En University of Maryland Center for Environmental Science-ledd forskningskryssning avgår till det djupa Atlanten 50 miles sydost om Bermuda på måndag för en veckas vetenskap till havs ombord på 171 fot R/V Atlantic Explorer. Forskare kommer att ta prover på havets djup och analysera bakteriell mångfald och funktion för att bättre förstå den marina kolcykeln i havet.

"För att helt förstå kolets kretslopp måste du förstå vad som händer i havet, "sa chefsforskaren Michael Gonsior vid University of Maryland Center for Environmental Science." 80% av organiska ämnen som är upplösta i havet är okända på strukturnivå. "

Teamet av forskare och doktorander kommer att samla in vattenprover på olika djup från oligotrofa, djupblått vatten - var 200:e meter hela vägen till nästan 5, 000 meter — från en fast punkt i Atlanten. Inkrementella provtagningar kommer att ge en mångfald av marina organismer eftersom samhället kommer att förändras beroende på djupen. Sedan kommer de att använda nästa generations sekvenseringsverktyg för att sekvensera arvsmassan från bakteriesamhällen. Deras mål:att förstå hur cyanobakterier bidrar till den marina kolcykeln.

Havet spelar en viktig roll i den globala kolcykeln. Nästan 50 % av CO2 som genereras av mänskliga aktiviteter, som förbränning av fossila bränslen, absorberas av havet. Kol rör sig in och ut ur havet dagligen, men den förvaras där också i tusentals år. Havet kallas ett kol "sänka" eftersom det tar upp mer kol från atmosfären än det ger upp.

"Denna samarbetsstudie kommer att leda till en bättre förståelse för rollen av mikrobiell kolpumpsbehandling och transport av motsträviga DOM till djuphavet, ", sade Gonsior. "Den har potentialen att i grunden främja vår förståelse av en antagligen viktig marin CDOM-källa samt att ta itu med nyckelfrågor i marin kolcykling. Vi är på jakt efter att på strukturell nivå beskriva de första ganska stabila fluorescerande organiska föreningarna i det öppna havet."

Forskare kommer att undersöka en specifik komponent av organiskt material i haven som kallas kromoforiskt löst organiskt material, eller CDOM, som lagrar en del av havets kol och spelar också en avgörande roll för att skydda varelser under havet från skadlig ultraviolett strålning. Faktiskt, det mörka djuphavet rymmer en stor mängd av detta färgade material, även om vattnet verkar kristallklart. Källorna till denna CDOM är fortfarande i stort sett okända, och detta projekt ger en ny väg för att integrera de kemiska egenskaperna hos CDOM med mikrobiell struktur och aktivitet.

Preliminär forskning visar att allt inte kommer från landkällor eller från atmosfären, men små bakterier som kallas picocyanobakterier kan släppa ut CDOM i haven som ett resultat av en viral interaktion. När forskarna kommer tillbaka från kryssningen, de kommer att undersöka hur detta organiska material bryts ner och påverkar mikrobiella samhällen under denna process. Bakteriesamhällena i havet förändras, och forskare kommer att titta på hur de förändrade förhållandena kan påverka befolkningar och nedbrytningshastigheten.

"Målet är att försöka förstå hur bakterier är involverade i nedbrytningen av detta organiska material, "säger co-chefsutredaren Feng Chen från Institute of Marine and Environmental Technology, som kommer att ta med sig bakterieproverna tillbaka till labbet och sekvensera deras genom.

I forskargruppen ingår docent Michael Gonsior, postdoktoral forskning Leanne Powers och doktorand Madeleine Lahm; Professor Feng Chen och doktorander Daniel Fucich, Ana Sosa, och Menqi Sun;, och biträdande professor Jacob Cram och forskningsassistent Ashley Collins.

UMCES-forskare får sällskap av professor Norbert Hertkorn från Helmholtz Center for Environmental Health, München, Tyskland och Shannon Leigh McCallister, Docent, Virginia Commonwealth University, och forskare från University of Delaware.

Detta är en del av det forskningsprojekt som finansieras av National Science Foundation. Nästa år kommer forskare att utforska vad som händer i Stilla havet och vad skillnaderna är mellan Stilla havet och Atlanten.