Ny opdagelse: Mikrober har en overraskende appetit
Kiselalger i vores vandmiljøer optager overraskende meget nitrat, som bl.a. er et næringsstof i gødning
De encellede organismer kiselalger har længe været kendt af videnskaben, men at de har en overvældende appetit på nitrat, er nyt. Opdagelsen er resultatet af en international undersøgelse.
Nitrat er et næringsstof, der bruges i stor stil i gødning i landbruget, og i dag er koncentrationerne af nitrat i vores vandmiljøer meget højere end i førindustriel tid.
– Der er for meget nitrat i floder, fjorde og kystnære økosystemer i dag. Hvad sker der med det? Vil stoffet akkumulere yderligere? Eller vil det blive forbrugt – og af hvem? Vores nye studie hjælper med at besvare disse spørgsmål, siger Peter Stief, lektor ved Biologisk Institut, Syddansk Universitet.
Han stod i spidsen for forskerholdet bag det nye studie, som er blevet offentliggjort i Communications Earth & Environment. Forskere fra Tyskland, Spanien, USA, Sverige, Jordan og Oman har bidraget.
– Vores forskning viser, at kiselalger i alle mulige slags vandmiljøer har en hidtil ukendt appetit på nitrat. Faktisk er de ekstremt effektive til at opbevare det i deres celler, forklarer han.
Holdet studerede kiselalger, der blev indsamlet fra forskellige vandmiljøer rundt om i verden. Stief var ikke overrasket over at finde kiselalger i prøver fra sedimenter og vandsøjler, men han var meget overrasket over at se så mange af dem forsamlet, skulder ved skulder, på sten i floder og vandhuller, hvor de havde dannet en slimet, brungrøn biofilm.
En celle fyldt med nitrat
Faktisk var han så overrasket, at han smed de første af disse prøver væk, idet han troede, at der var sket en fejl.
– Efter et stykke tid besluttede jeg mig for at se på dem igen i mikroskopet, og da så jeg de mange forskellige kiselalgeceller. Så nu ved vi, at der også lever et højt antal nitratlagrende kiselalger på overfladen af sten i vandmiljøer.
Forskernes arbejde har også afsløret, at kiselalger, der lever på overfladen af sten, er ekstremt effektive til at optage og opbevare nitrat i deres celler. Hvis man kigger på en biofilm af kiselalger på en stenoverflade, vil 95 % af nitraten i den biofilm være inde i kiselalgecellerne. Til sammenligning vil kun 1 % af nitraten i en vandprøve være inde i kiselalgecellerne; resten cirkulerer frit i vandet.
Så de nyopdagede kiselalgefilm på stenoverflader er altså meget effektive til at opbevare nitrat. Men hvad sker der så med nitraten?
– Beholdningerne af nitrat gør kiselalgerne uafhængige af deres omgivelser og også mere konkurrencedygtige i forhold til mikrober, der ikke kan lagre nitrat. De kan gemme det til dårlige tider, og de ender med at gøre hovedsageligt to ting med det: Enten bruger de det som et næringsstof til at vokse, eller – og det er meget cool og meget usædvanligt i mikroalge-verdenen – de bruger det til at erstatte ilt, forklarer Peter Stief.
I bakteriernes verden er evnen til at erstatte ilt med nitrat forholdsvist almindeligt forekommende, men det er første gang, at evnen er vist i mikroalgernes verden.
Hvorfor erstatte ilt?
Hvornår har kiselalger så brug for at finde en erstatning for ilt? Det har de, når de befinder sig i dybe sedimenter og om natten.
For at beskytte sig mod (tidevands)strømme flytter kiselalger ned til dybere sedimentlag, der ofte er iltfrie. Om natten kan kiselalger, der er fotosyntetiske, ikke producere ilt, og deres levested kan blive iltfrit i de mørke timer.
Når de bruger nitrat i stedet for ilt, får de altså mulighed for at leve og fungere i iltfrie miljøer og om natten.
Hvad sker der med nitraten?
Kan man sige, at kiselalger hjælper med at fjerne nitrat fra miljøet? Ja. Og nej.
Det er rigtigt, at de trives med nitrat som næringsstof – det er der også andre mikrober og mikroalger, der gør. Men der dannes også et biprodukt, når de bruger nitrat til respiration, og det er ammoniak.
Ammoniak er et næringsstof, der minder om nitrat, så den korte version er, at kiselalger spiser ét næringsstof og producerer et andet.
De store elementkredsløb på Jorden
Nitrat er en del af det globale kvælstofkredsløb, som er et af Jordens store grundstofkredsløb - andre er kulstofkredsløbet og svovlkredsløbet.
– Med opdagelsen af nye levesteder for nitrat-respirerende kiselalger kan vi nu tilføje et kapitel til forståelsen af kvælstofkredsløbet. At studere kvælstofkredsløbet er vigtigt i vores forsøg på at forudsige effekten af nitratforurening på vandlevende organismer generelt og på kiselalger som nøgleaktører i klimaregulering i særdeleshed, siger Peter Stief.
Topfoto courtesy of Carolina Biological Supply Company.
Mød forskeren
Peter Stief er biolog og ekspert i akvatisk mikrobiel økologi ved Biologisk Institut og Dansk Center for Dybhavsforskning (HADAL).
Hvad er kiselalger?
En kiselalge er ikke et dyr og heller ikke en plante, men en encellet alge, der lever i vand. Der findes et sted mellem 20.000 og 2.000.000 forskellige arter, alle beskyttet af kisel-skaller i et væld af forskellige udformninger og mønstre.