Ученые часто называют тропический океан «голубой пустыней». Причиной этого является ограниченный рост одноклеточных водорослей по сравнению с другими океаническими регионами, которые в противном случае окрашивали бы океан в зеленый цвет. Рост этих водорослей зависит от питательных веществ, таких как азот и фосфор. В то же время другие морские организмы зависят от этих «океанских растений», чтобы питаться и выживать в океане.
В принципе, азот и фосфор присутствуют даже в тропическом океане. Но часто эти элементы входят в состав частей мертвых растений и животных, которые опускаются на дно океана», - объясняет ведущий автор доктор Томас Браунинг из Центра исследований океана им. Гельмгольца GEOMAR в Киле.
Микробы могут получить эти скрытые питательные вещества, перерабатывая мертвое вещество с помощью ферментов. В результате питательные вещества, такие как фосфор, снова становятся доступными. Но для функционирования ферментов требуются такие микроэлементы, как железо, как описали биолог Браунинг и его коллеги из GEOMAR и Университета Саутгемптона в исследовании, недавно опубликованном в международном журнале Nature Communications.
«Если вы посмотрите на распределение питательных веществ в океанах в глобальном масштабе, вы увидите региональные различия», - говорит доктор Браунинг. «Интересно, что из предыдущих наблюдений мы знаем, что в регионах, где питательные вещества ограничивают рост морских водорослей, используются не все доступные пулы питательных веществ. Но почему?"
Во время исследовательского рейса в рамках Совместного исследовательского центра 754 «Взаимодействие климата и биогеохимии в тропическом океане» исследовательская группа искала ответ на этот вопрос. В полевых опытах к морской воде добавляли железо и определяли активность микробных ферментов. «Мы заметили, что на активность широко распространенной группы микробных ферментов влияло наличие железа в морской воде», - отмечает доктор Браунинг.
Результаты помогли подтвердить гипотезу, выдвинутую в предыдущем исследовании учеными из Оксфордского университета. «С помощью лабораторных экспериментов они продемонстрировали, что микробным ферментам необходимо железо для переработки фосфора, и предположили, что это также может быть важно в океане. Мы впервые подтвердили, что это действительно так», - объясняет Браунинг.
Между ключевыми питательными веществами азотом и фосфором азот в первую очередь рассматривается как основной ограничивающий фактор для роста водорослей в океане. Однако дополнительное поступление азота в Мировой океан в результате деятельности человека может изменить эту ситуацию в будущем. Ограничение по фосфору может стать более распространенным, и поэтому можно ожидать, что присутствие железа будет играть важную роль. Что касается экологических циклов в океане, этот сдвиг повлияет на водоросли, их производство кислорода и способность поглощать CO2 из атмосферы.