Abstract
Vi har anvendt koblede målinger af ilt- og kvælstof-isotoper i nitrat fra de vandmasser, som ligger over de iltfattige zoner i det tropiske Stillehav ud for Chile og Peru, til at påvise forekomsten af nitrogen-fiksering. Vi supplerer disse målinger med analyse af nifH-gener i mikroorganismer filtreret fra disse vandmasser.
Algers assimilation af nitrat ledsages af en isotop-effekt, som påvirker 15N/14N-forholdet i nitratpuljen. I laboratoriestudier varierer denne effekt betydeligt med en 15ε i området 0 ‰ – 20 ‰. Studier af 15N/14N i nitrat i de øvre oceaner antyder snævrere grænser for denne effekt med værdier tæt på 5 ‰. Nitrat-assimilation har en tilsvarende effekt på 18O/16O med en variation i 18ε sammenlignelig med den man ser for 15ε. Der synes at være et 1:1 forhold mellem 15ε og 18ε uafhængigt af størrelsen af isotop-effekten.
Ud fra en simpel Rayleigh-modelbetragtning fandt vi, at nitratfjernelse i den iltfrie del af vandsøjlen ledsages af en isotop-effekt på 15ε = 18ε = 16,2 ‰. I den iltede øvre del af vandsøjlen er nitratfjernelsen i overensstemmelse med en isotopeffekt på 18ε = 5 ‰ for ilts vedkommende, mens 15N for nitrat på mange stationer er lavere, end hvad man skulle forvente som følge af nitrat-assimilation. Vi ser dette som effekten af nitrogen-fiksering.
Tab af biologisk tilgængeligt kvælstof i den ilt-fattige del af vandsøjlen, synes primært at finde sted gennem anammox, den kemolitoautotrofe syntese af organisk stof fra CO2, drevet af oksidering af ammonium med nitrit og med N2 som produkt, snarere end gennem heterotrof denitrifikation. Processen resulterer i et relativt overskud af fosfat i disse vandmasser. Ved opstrømning af dette vand til overfladen ville man forvente et overskud af fosfat i næringsstofpuljen, men dette ser vi ikke i vores data. Fjernelse af dette overskud kan være et resultat af kvælstoffiksering, men kan måske også skyldes, at meget hurtigt-voksende alger kan optage fosfat i overskud i forhold til Redfield-forholdet.
Genomisk DNA blev ekstraheret fra prøver på stationer og dybder, hvor isotop-analysen viste potentiel nitrogen-fiksering. PCR, kloning og sekventering af nifH-gener bekræftede tilstedeværelsen af nitrogen-fikserende organismer i 5 ud af 6 prøver. De påviste nitrogen-fikserende organismer var primært heterotrofe. Visse NifH-phylotyper var til stede i alle positive prøver uanset dybde og nitrat-koncentration (homologe til den ukultiverede Cluster III phylotype), mens nifH-gener fra metanogene Archaea kun blev påvist i dybere, nitrat-rigt vand (100-120 meter). I én overfladeprøve med NO3-koncentration højere end 0,5 µM fandt vi desuden γ-proteobacteria-homologe nifH-gener, Fremtidig Q-PCR analyse skal fastslå graden af ekspression af de påviste nifH-gener fordelt på de dominerende phylotyper.
Algers assimilation af nitrat ledsages af en isotop-effekt, som påvirker 15N/14N-forholdet i nitratpuljen. I laboratoriestudier varierer denne effekt betydeligt med en 15ε i området 0 ‰ – 20 ‰. Studier af 15N/14N i nitrat i de øvre oceaner antyder snævrere grænser for denne effekt med værdier tæt på 5 ‰. Nitrat-assimilation har en tilsvarende effekt på 18O/16O med en variation i 18ε sammenlignelig med den man ser for 15ε. Der synes at være et 1:1 forhold mellem 15ε og 18ε uafhængigt af størrelsen af isotop-effekten.
Ud fra en simpel Rayleigh-modelbetragtning fandt vi, at nitratfjernelse i den iltfrie del af vandsøjlen ledsages af en isotop-effekt på 15ε = 18ε = 16,2 ‰. I den iltede øvre del af vandsøjlen er nitratfjernelsen i overensstemmelse med en isotopeffekt på 18ε = 5 ‰ for ilts vedkommende, mens 15N for nitrat på mange stationer er lavere, end hvad man skulle forvente som følge af nitrat-assimilation. Vi ser dette som effekten af nitrogen-fiksering.
Tab af biologisk tilgængeligt kvælstof i den ilt-fattige del af vandsøjlen, synes primært at finde sted gennem anammox, den kemolitoautotrofe syntese af organisk stof fra CO2, drevet af oksidering af ammonium med nitrit og med N2 som produkt, snarere end gennem heterotrof denitrifikation. Processen resulterer i et relativt overskud af fosfat i disse vandmasser. Ved opstrømning af dette vand til overfladen ville man forvente et overskud af fosfat i næringsstofpuljen, men dette ser vi ikke i vores data. Fjernelse af dette overskud kan være et resultat af kvælstoffiksering, men kan måske også skyldes, at meget hurtigt-voksende alger kan optage fosfat i overskud i forhold til Redfield-forholdet.
Genomisk DNA blev ekstraheret fra prøver på stationer og dybder, hvor isotop-analysen viste potentiel nitrogen-fiksering. PCR, kloning og sekventering af nifH-gener bekræftede tilstedeværelsen af nitrogen-fikserende organismer i 5 ud af 6 prøver. De påviste nitrogen-fikserende organismer var primært heterotrofe. Visse NifH-phylotyper var til stede i alle positive prøver uanset dybde og nitrat-koncentration (homologe til den ukultiverede Cluster III phylotype), mens nifH-gener fra metanogene Archaea kun blev påvist i dybere, nitrat-rigt vand (100-120 meter). I én overfladeprøve med NO3-koncentration højere end 0,5 µM fandt vi desuden γ-proteobacteria-homologe nifH-gener, Fremtidig Q-PCR analyse skal fastslå graden af ekspression af de påviste nifH-gener fordelt på de dominerende phylotyper.
| Originalsprog | Dansk |
|---|---|
| Publikationsdato | 14 jan. 2011 |
| Antal sider | 1 |
| Status | Udgivet - 14 jan. 2011 |
| Begivenhed | 16. danske Havforskermøde - Fuglsøcentret, Knebel, Danmark Varighed: 18 jan. 2011 → 20 jan. 2011 |
Konference
| Konference | 16. danske Havforskermøde |
|---|---|
| Land/Område | Danmark |
| By | Fuglsøcentret, Knebel |
| Periode | 18/01/2011 → 20/01/2011 |