Человеческая деятельность, такая как сельское хозяйство, резко увеличила поступление азота в прибрежные моря. Микроорганизмы удаляют большую часть этого антропогенного азота из прибрежного песка в процессе, называемом денитрификацией. Денитрификация обычно происходит в отсутствие кислорода. Однако наблюдения показывают, что она также происходит в насыщенных кислородом песках через пока неизвестный механизм.
Открытие немецких учёных
Учёные из Института морской микробиологии Общества Макса Планка в Бремене, Германия, раскрыли механизм этого процесса. Они обнаружили, что скопления микробов, неравномерно распределённые на поверхности песчинок, расходуют весь кислород вокруг себя, создавая бескислородные микросреды, в которых другие микробы могут осуществлять денитрификацию. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Метод исследования
Учёные использовали метод, называемый микрофлюидной визуализацией, который позволил им визуализировать разнообразное и неравномерное распределение микробов и динамику кислорода в чрезвычайно малых масштабах. «Десятки тысяч микроорганизмов живут на одной песчинке. Мы смогли различить колонии, потребляющие кислород, и колонии, производящие кислород, расположенные в пределах микрометров друг от друга», — объясняет Фарук Мойн Джалалуддин из Института морской микробиологии Общества Макса Планка.
Результаты исследования
Учёные показали, что некоторые микробы потребляют больше кислорода, чем его поступает из окружающей поровой воды. Таким образом, на поверхности песчинок образуются бескислородные карманы. Они до сих пор были невидимы для обычных методов. Однако их влияние значительно: «Наши оценки, основанные на модельных симуляциях, показывают, что анаэробная денитрификация в этих бескислородных карманах может составлять до трети от общего объёма денитрификации в насыщенных кислородом песках», — говорит Джалалуддин.
Глобальное значение
Проницаемые пески покрывают примерно половину континентальных шельфов нашей планеты, что делает их очень важной средой обитания во многих отношениях. Учёные из Общества Макса Планка также рассчитали, насколько значима эта недавно исследованная форма удаления азота в крошечных бескислородных карманах на отдельных песчинках в глобальном масштабе.
«Мы обнаружили, что эти бескислородные микросреды могут составлять до трети от общего объёма потерь азота в силикатных шельфовых песках», — говорит соавтор исследования Сорен Ахмеркамп, который в настоящее время работает в Институте исследования Балтийского моря им. Лейбница в Варнемюнде. «Следовательно, эта денитрификация является существенным поглотителем антропогенного азота, поступающего в океаны».
Предоставлено Обществом Макса Планка.