Udział strumieni w globalnym cyklu węgla
W projekcie "Priming in an aquatic ecosystem - Stream biofilms as hotspots for carbon cycling" (PRIMA) zbadano warunki panujące w strumieniach, które prowadzą do kształtowania się biofilmów mikrobiologicznych. Biofilmy powstają, gdy komórki mikrobiologiczne przylegają do siebie nawzajem na powierzchni, takiej jak koryto strumienia. Zespół PRIMA założył, że lądowy węgiel organiczny podlega procesowi zwanemu primingiem w biofilmach mikrobiologicznych strumieni, które odgrywają ważną rolę w ekosystemach wodnych. Priming występuje, gdy dodatek węgla lub azotu wpływa na szybkość rozkładu widoczną w biofilmach. Do testowania primingu wykorzystano materiał oznaczony stabilnym izotopem węgla C13, którego celem było określenie i ilościowe zidentyfikowanie fluktuacji węgla. Wyniki ukazały, że priming nie występuje w strefie hyporheicznej strumienia, w której płytka woda gruntowa miesza się z wodą powierzchniową. Natomiast proces ten ma miejsce w biofilmach, które współistnieją w bliskim sąsiedztwie z algami na dnie strumienia. Materiały uzyskane z alg mogą podlegać zmianom i służyć jako starter. Ponadto, metabolizm biofilmu i zmiany względem rozpuszczonego węgla organicznego mogą przyczynić się do wytworzenia "trwałej" materii organicznej. Pod auspicjami projektu PRIMA przeprowadzono dwa główne doświadczenia. Pierwsze z nich naśladowało biofilmy hyporheiczne w 25 bioreaktorach, które zawierały różne potencjalne startery, łącznie z materiałem uzyskanym z alg. Drugie doświadczenie naśladowało zależne od światła tworzące się na dnie biofilmy hodowane w różnych warunkach oświetlenia. Celem było dostarczenie różnych alg, a tym samym, różnych potencjalnych starterów. W obu doświadczeniach wykorzystano wierzbę (Salix) wyhodowaną we wzbogaconej o dwutlenek węgla (CO2) atmosferze, w której gaz ten oznakowano izotopem 13C. Wynikiem była w pełni oznakowana tkanka roślinna, która dostarczyła złożonej mieszanki materii organicznej oznakowanej izotopem 13C, którą poddano rozkładowi, by usunąć większość grup funkcyjnych. Pozostały materiał opisano jako "trwały" i wykorzystano do obu doświadczeń. Ta metodologia pozwoliła naukowcom zmierzyć frakcję oddechowego CO2 z degradacji rozpuszczonej materii organicznej. Prace przeprowadzone w ramach projektu PRIMA zapewniają wgląd w rolę wód śródlądowych w globalnym cyklu węgla. Wyniki potwierdzają ich znaczenie jako ważnych punktów cyklu węglowego, które należy uwzględnić podczas badania mechanizmów kryjących się za zmianą klimatu.
Słowa kluczowe
Strumienie, cykl węgla, węgiel organiczny, gleba, priming, ekosystem wodny, biofilm mikrobiologiczny, szybkość rozkładu, C13, fluktuacja, strefa hyporheiczna, glony, materia organiczna, bioreaktor, Salix, tkanka roślinna, woda śródlądowa, zmiana klimatu
