Globoko oceansko dno je najmanj raziskan ekosistem na planetu, čeprav pokriva več kot 60 odstotkov zemeljske površine. Večinoma neznano življenje v prepadnih sedimentih, od bentoških živali do mikrobov, pomaga reciklirati in/ali sekvestrirati potapljajočo (ne)organsko snov, ki izvira iz pelagičnih skupnosti, v katerih številčno prevladuje mikroskopski plankton. Bentoški ekosistemi tako podpirajo dve glavni ekosistemski storitvi planetarnega pomena: zdravo delovanje oceanskih prehranjevalnih mrež in zakopavanje ogljika v geoloških časovnih okvirih, ki sta kritični regulatorji zemeljskega podnebja.

Raziskovalci iz Norveškega raziskovalnega centra (NORCE), Centra za podnebne raziskave Bjerknes, Univerze v Ženevi, pa tudi iz CNRS/genoskopa in IFREMER v Franciji, so množično sekvencirali evkariontsko DNK v globokomorskih sedimentih iz vseh večjih oceanskih bazenov. , in primerjal te nove podatke z obstoječimi nabori podatkov o planktonu v svetovnem merilu iz sonca osvetljenega in temnega vodnega stolpca, ki so jih pridobili obkrožni ekspediciji oceanov Tara in Malaspina. To zagotavlja prvo enotno vizijo popolnosti ocean evkariontske biotske raznovrstnosti, od površja do globokoceanskih usedlin, ki omogoča, da se ekološka vprašanja prvič obravnavajo v svetovnem merilu in v tridimenzionalnem prostoru oceana, kar predstavlja velik korak k “ekologiji enega oceana”.

“S skoraj 1700 vzorci in dvema milijardama zaporedij DNK od površja do dna globokega oceana po vsem svetu visoko zmogljiva okoljska genomika močno razširi našo sposobnost preučevanja in razumevanja globokomorske biotske raznovrstnosti, njene povezave z vodnimi masami zgoraj in s svetovnim ogljikov cikel,” pravi Tristan Cordier, raziskovalec pri NORCE in Bjerknesovem centru za podnebne raziskave na Norveškem in glavni avtor študije.

Kaj živi v tem temnem in sovražnem okolju?

S primerjavo zaporedij DNK sedimentov s tistimi iz pelagičnih območij je bilo mogoče ločiti avtohtone bentoške organizme od potapljajočega se planktona, ki je dosegel morsko dno iz vodnega stolpca nad njim. Rezultati kažejo, da bi bila ta bentoška biotska raznovrstnost lahko trikrat večja kot v zgornjih vodnih masah; in to raznolikost sestavljajo zelo različne taksonomske skupine, ki so večinoma neznane.

“Naše globokomorske bentoške sekvence DNK smo primerjali z vsemi referenčnimi sekvencami, ki so na voljo za znane evkarionte. Naši podatki kažejo, da skoraj dve tretjini te bentoške raznolikosti ni mogoče pripisati nobeni znani skupini, kar razkriva veliko vrzel v našem znanju o morski biotski raznovrstnosti,” pravi Jan Pawlowski, profesor na Oddelku za genetiko in evolucijo Univerze v Ženevi in ​​na Inštitutu za oceanologijo Poljske akademije znanosti v Sopotu.

Kaj nam lahko pove planktonska DNK v globokomorskih sedimentih?

Analiza številčnosti in sestave planktonske DNK v globokomorskih sedimentih je potrdila, da so polarna območja žarišča sekvestracije ogljika. Poleg tega sestava DNK planktona v sedimentih napoveduje variacijo moči biološke črpalke, ekosistemskega procesa, ki prenaša atmosferski ogljikov dioksid v globok ocean in s tem uravnava globalno podnebje.

“Prvič lahko razumemo, kateri člani planktonskih skupnosti najbolj prispevajo k biološki črpalki, verjetno najbolj temeljnim ekosistemskim procesom v oceanih,” pravi Colomban de Vargas, raziskovalec pri CNRS v Roscoffu v Franciji.

Kako bodo na globoko morje vplivale globalne spremembe?

Ta nabor genomskih podatkov predstavlja prvi dosleden posnetek celotne evkariontske raznolikosti v sodobnem oceanu. Zagotavlja edinstveno priložnost za rekonstrukcijo starodavnih oceanov iz DNK, vsebovane v kumulativu usedlina zapis, da bi ocenili, kako je podnebje v preteklosti vplivalo na planktonske in bentoške skupnosti.

“Naši podatki ne bodo obravnavali le globalnih vprašanj o biotski raznovrstnosti, biogeografiji in povezanosti morskih evkariontov. Lahko služijo tudi kot osnova za rekonstrukcijo preteklega delovanja biološke črpalke iz starodavnih arhivov sedimentne DNK. prihodnja moč v toplejšem oceanu, ki je ključnega pomena za modeliranje prihodnjega cikla ogljika pod podnebnimi spremembami,« pojasnjuje Tristan Cordier.

“Naša študija nadalje dokazuje, da so raziskave globokomorske biotske raznovrstnosti izjemnega pomena. Ogromno število neznanih organizmov naseljuje sedimente oceanskega dna in mora igrati temeljno vlogo v ekoloških in biogeokemičnih procesih. Boljše poznavanje te bogate raznolikosti je ključnega pomena, če želimo zaščititi te velike, razmeroma nedotaknjene ekosisteme pred vplivi možnih prihodnjih človeških vdorov in razumeti učinke podnebnih sprememb nanje,« zaključuje Andrew J. Gooday, zaslužni sodelavec v Nacionalnem oceanografskem centru v Southamptonu, ki je prav tako sodeloval v raziskavi. .

Raziskava je objavljena v Napredek znanosti,

Zagotavlja MARUM – Center za znanosti o morskem okolju, Univerza v Bremnu