U hladnim vodama koje okružuju Antarktik, dešava se neobičan sezonski ciklus. Tokom zime, od marta do oktobra, sunce jedva izlazi. Dok se morska voda smrzava, ona odbacuje soli, stvarajući džepove ekstra slane slane vode u kojima mikrobi žive zimi. Leti se morski led topi pod stalnim dnevnim svetlom, stvarajući topliju, svežiju vodu na površini.
Ovaj udaljeni ekosistem je dom velikog dela fotosintetskog života Južnog okeana. Nova studija Univerziteta u Vašingtonu pruža prva merenja o tome kako se alge morskog leda i drugi jednoćelijski život prilagođavaju ovim sezonskim ritmovima, nudeći naznake šta bi se moglo dogoditi dok se ovo okruženje menja pod klimatskim promenama.
Studija, objavljena u časopisu ISME Journal, sadrži neka od prvih merenja o tome kako mikrobi morskog leda reaguju na promenljive uslove.
„Mi znamo vrlo malo o tome kako mikrobi morskog leda reaguju na promene u salinitetu i temperaturi“, rekla je glavna autorka Hana Doson, postdoktorski istraživač UV koja je obavila posao dok je doktorirala okeanografiju na UV. „A do sada nismo znali skoro ništa o molekulima koje proizvode i koriste u hemijskim reakcijama da bi ostali živi, a koji su važni za podršku viših organizama u ekosistemu, kao i za klimatske uticaje, poput skladištenja ugljenika i formiranja oblaka.
Polarni okeani igraju važnu ulogu u globalnim okeanskim strujama i podržavanju morskih ekosistema. Mikrobi čine osnovu mreže hrane, podržavajući veće oblike života.
„Polarni okeani čine značajan deo svetskih okeana, a ovo su veoma produktivne vode“, rekla je viši autor Džodi Jang, docent za okeanografiju UV. „Ove vode podržavaju velike rojeve krila, kitove koji dolaze da se hrane tim krilom, i polarne medvede ili pingvine. A početak celog ekosistema su ove jednoćelijske mikroskopske alge. Jednostavno znamo tako malo o njima.“
Sićušni organizmi su takođe važni za klimu, jer tiho vrše fotosintezu i upijaju ugljenik iz atmosfere. Polarne alge su posebno dobre u proizvodnji molekula koji sadrže sumpor koji plažama daju karakterističan miris i, kada se podignu u vazduh u morskom spreju, promovišu formiranje oblaka koji mogu smanjiti prodor sunčevih zraka.
Morski led na Antarktiku, iako dugo stabilan, ove godine je na rekordno niskom nivou svih vremena.
U drugim okeanima, satelitski instrumenti mogu da snime dramatično sezonsko cvetanje fitoplanktona iz svemira – ali to nije moguće za mikrobe skrivene ispod morskog leda. A vode Antarktika su posebno izazovne za posetu, ostavljajući istraživače skoro bez merenja zimi.
Krajem 2018. Doson i koautor Suzan Rundel otputovali su na stanicu Palmer, američku istraživačku stanicu na zapadnom antarktičkom poluostrvu. Oni su koristili mali čamac za uzorkovanje morske vode i morskog leda na istim obližnjim lokacijama svaka tri dana.
Vrativši se na obalu, dva diplomirana studenta su izvela desetodnevne eksperimente u rezervoarima da vide koji mikrobi su rasli kako su temperatura i salinitet prilagođeni da oponašaju formiranje i topljenje morskog leda. Takođe su poslali uzorke nazad u Sijetl radi složenijih merenja genetike i metabolita uzoraka, malih organskih molekula koje proizvodi ćelija.
Rezultati su otkrili kako se jednoćelijske alge nose sa svojim fluktuirajućim okruženjem. Kako temperatura pada, ćelije proizvode krioprotektante, slične antifrizu, kako bi sprečili kristalizaciju njihove ćelijske tečnosti. Mnogi od najčešćih molekula krioprotektanta bili su isti u različitim životnim oblicima mikroba.
Kako se slanost menja, da bi se izbeglo pucanje u osvežavajućim vodama ili isušivanje kao suvo grožđe u slanim uslovima, ćelije menjaju koncentraciju organskih molekula sličnih soli. Mnogi takvi molekuli imaju dvostruku ulogu kao krioprotektori, da uravnoteže uslove unutar i izvan ćelije kako bi održali ravnotežu vode.
Rezultati pokazuju da je pod kratkoročnim promenama temperature i saliniteta struktura zajednice u svakom uzorku ostala stabilna dok je prilagođavala proizvodnju zaštitnih molekula. Različite vrste mikroba pokazale su dosledne odgovore na promenljive uslove. Ovo bi trebalo da pojednostavi modeliranje budućih odgovora na klimatske promene, rekao je Jang.
Rezultati takođe nagoveštavaju da proizvodnja omega-3 masnih kiselina može da opadne u sredinama sa niskim salinitetom. Ovo bi bila loša vest za potrošače dodataka kril ulju i za morski ekosistem koji se oslanja na te hranljive materije dobijene iz algi. Buduća istraživanja koja su sada u toku od strane UV grupe imaju za cilj da potvrde taj rezultat – posebno sa perspektivom povećanja unosa slatke vode od topljenja morskog leda i glečera.
„Zanima nas kako se ove alge morskog leda bore sa promenama temperature, saliniteta i svetlosti u normalnim uslovima“, rekao je Doson. „Ali onda imamo i klimatske promene, koje u potpunosti remodeluju pejzaž u smislu kada se formira morski led, koliko se morskog leda formira, koliko dugo ostaje pre nego što se otopi, kao i količinu slatke vode koja se unose iz glečera. Dakle, oboje pokušavamo da uhvatimo šta se dešava sada, a takođe se pitamo kako to može da informiše šta bi se moglo dogoditi u budućnosti.“
