Im Golf von Mexiko gedeihen Mikroben über natürlichen Ölquellen

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Anonim

In dem Wasser oberhalb des natürlichen Öls im Golf von Mexiko, wo Öl- und Gasblasen fast eine Meile an der Oberfläche brechen, haben Wissenschaftler etwas Ungewöhnliches entdeckt: Phytoplankton, winzige Mikroben an der Basis der marinen Nahrungskette, gedeihen.

Das Öl selbst scheint dem Phytoplankton nicht zu helfen, aber die niedrige Konzentration von Öl, die über den natürlichen Quellen gefunden wird, tötet sie nicht, und Turbulenzen aus den aufsteigenden Öl- und Gasblasen bringen Tiefwassernährstoffe, die Phytoplankton wachsen muss, nach zu einer neuen Studie, die in der neuesten Ausgabe von Nature Geoscience erscheint. Das Ergebnis: Phytoplanktonkonzentrationen über den Ölsickern sind doppelt so groß wie Populationen, die nur wenige Kilometer entfernt sind.

"Dies ist der Beginn von Beweisen dafür, dass einige Mikroben im Golf vorkonditioniert werden könnten, um mit Öl zu überleben, zumindest in niedrigeren Konzentrationen", sagte Ajit Subramaniam, Ozeanograph am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University und Koautor der Studie. "In diesem Fall sehen wir deutlich, dass dieses Phytoplankton bei niedrigen Ölkonzentrationen nicht negativ beeinflusst wird, und es gibt einen begleitenden Prozess, der ihnen hilft zu gedeihen. Dies bedeutet nicht, dass die Exposition gegenüber Öl in allen Konzentrationen über längere Zeit hinweg gut ist Phytoplankton. "

Die Studie ist die erste, die diese Art von Verbindung zwischen dem Meeresboden, dem Unterwasserboden und mikrobiellen Prozessen im oberen Ozean demonstriert, sagte Andy Juhl, Wasserökologe bei Lamont und Koautor. Es gibt auch Einblicke in die Interaktion von Mikroben und Öl unter Wasser, sagte er.

Subramaniam und Juhl begannen zusammen mit Kollegen des Ecogig-Konsortiums (Ecosystem Impacts of Oil und Gas Inputs to the Gulf) mit der Untersuchung von Interaktionen rund um Ölquellen nach der Ölbohrlochkatastrophe Deepwater Horizon im Jahr 2010, um besser zu verstehen, was mit Öl während katastrophalen Gushers passiert und Wege finden, auf ähnliche Katastrophen in der Zukunft besser zu reagieren. Die natürlichen Seeps, die in vielen Teilen des Golfs von Mexiko gefunden werden, sind winzig im Vergleich zu einer Ölquelle Blowout. Ein Ölteppich von einem natürlichen Sick dauert zwischen einem und sieben Tagen und erreicht zwischen 1 und 100 Quadratkilometern. Im Vergleich dazu hat das Oberflächenöl von der Deepwater Horizon gut 11.200 Quadratkilometer bedeckt und monatelang gedauert, sagte Subramaniam. Aber natürliche Quellen produzieren immer noch genug Öl und Gas, dass die Wissenschaftler es an der Oberfläche riechen und die Ölblasen platzen sehen können.

Im Labor hat Juhl Experimente durchgeführt, um zu verstehen, wie sich verschiedene Ölkonzentrationen auf verschiedene Arten von Phytoplankton auswirken. Er hat keine Ölmenge gefunden, die sich positiv auf das Phytoplankton auswirkt. "Der direkte Effekt von Öl ist normalerweise negativ, aber in einigen Fällen können kleine Mengen Öl durch die positive Wirkung der Nährstoffe, die mitmarkieren, aufgewogen werden", sagte Juhl.

Erstautor Nigel D'Souza, damals Postdoc bei Lamont, entdeckte auf einem Schiff im Golf von Mexiko die Phytoplanktonreaktion auf Ölsicker, die die Chlorophyllfluoreszenz überwacht - eine Energie, die von Verbindungen in Phytoplanktonzellen, die für die Photosynthese verwendet werden, als Licht emittiert wird. Jedes Mal, wenn das Schiff einen bekannten Ölsumpf überquerte, bemerkte er einen Anstieg des Phytoplanktonreichtums. Es war ein Eureka-Moment, sagte Juhl. Die Beweise bestätigten, was Susan Phan, eine Koautorin und Studentin der Columbia University, die an ihrer Abschlussarbeit mit Subramaniam arbeitete, zuvor in Fernerkundungsdaten bemerkt hatte. Die Wissenschaftler konnten durch Chlorophyllfluoreszenz, Wasserproben und Satellitenbilder mehrere Beweislinien zusammenstellen, die alle die Idee unterstützten, dass Phytoplankton von etwas profitierte, das mit den Seeps zusammenhing, obwohl die Seeps Tausende Fuß tiefer waren.

Der größte Einfluss wurde einige hundert Fuß tief in der Wassersäule beobachtet, an dem Punkt, an dem Phytoplankton genug Licht von oben hat, um noch wachsen zu können, und von unten die meisten Nährstoffe aufnimmt. D'Souza stellte fest, dass die Bevölkerung über den Ölsumpf ungefähr das Doppelte der üblichen Menge betrug. Die Messungen zeigten auch einen Anstieg der Phytoplankton-Häufigkeit an der Oberfläche.

Es gibt noch viele Fragen. Zum Beispiel wissen die Wissenschaftler noch nicht, welche Arten von Phytoplankton über die Seeps gedeihen, oder ob einige Arten von Phytoplankton in der Gemeinschaft durch das steigende Öl negativ beeinflusst werden. Frühere Studien haben Phytoplankton in Laboratorien Öl ausgesetzt, um ihre Empfindlichkeit zu testen, und fanden Unterschiede in der Auswirkung auf ozeanisches vs. Küstenphytoplankton und Unterschiede, wenn Phytoplankton in nährstoffreichem oder nährstoffarmem Wasser war, sowie auf Schäden an einigen Phytoplanktonzellen Konzentrationen von Öl.

Die Mikrobengemeinschaft an der Oberfläche ist ebenfalls komplex und umfasst ölabbauende Bakterien und andere Mikroben. Der Anstieg des Phytoplanktons könnte beispielsweise durch den Einfluss von Öl auf Bakterien, die mit Phytoplankton um Nährstoffe konkurrieren, beeinflusst werden, schreiben die Autoren.

"Satellitenradardaten haben uns ein detailliertes Bild davon gegeben, wo sich die natürlichen Quellen im Tiefseeboden des Golfs von Mexiko konzentrieren", sagte Co-Autor Ian MacDonald, ein Meeresforscher und Professor an der Florida State University. "Darauf aufbauend zeigen die gegenwärtigen, neuen Ergebnisse biologische Effekte in der Nähe der Meeresoberfläche in Gebieten, in denen Seeps am fruchtbarsten sind."

Subramaniam und Juhl planen zwei weitere Studiengänge: die Analyse des Verhaltens verschiedener Arten von Phytoplankton über den Seeps, um besser zu verstehen, wie sie mit Öl interagieren, und um das Verständnis dafür zu verbessern, wie Öl aus dem tiefen Wasser an die Oberfläche steigt.

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