Mecanismos de captura microbiana de carbono en el océano - futuras líneas de investigación

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Si bien numerosos experimentos han evaluado la sensibilidad POC de exportar a los cambios en la estratificación, la mezcla y profundidad de remineralización (Kriest et al, 2010; Romanou et al, 2014), se ha prestado poca atención a los factores ambientales y perturbaciones antropogénicas, como la acidificación de los océanos (OA) y la eutrofización, que puede controlar las tasas de producción y transformación RDOC. Dado que gran abundancia y diversidad de microbios (que van desde autótrofos, heterótrofos y procariotas a través de atofotos y protistas phagoheterotrophic), la complejidad microbiana de los ecosistemas y la sensibilidad de los microbios para el medio ambiente cambio, los pequeños cambios en la eficiencia metabólica microbiana potencialmente pueden causar grandes cambios en el secuestro de carbono (Mitra et al., 2014). Sin comprender plenamente los procesos microbianos, corremos el riesgo con vistas a una retroalimentación fundamental del general sistema que es causado por una perturbación aparentemente menor de un proceso individual. La producción y transformación de RDOC es intrincadamente vinculada con la producción y transformación de POC; así es oportuno para investigar estas interacciones. si es desconocido el ciclo de los POC y DOC podría interactuar para mejorar o disminuir sus efectos individuales, pero es posible que las perturbaciones tales como la eutrofización o aumento de la temperatura pudiera causar un cambio en el equilibrio de la captura de carbono disuelto a través frente formas de partículas. En adición, su respuesta combinada a las condiciones ambientales puede ser regulados de manera diferente en diferentes condiciones, por ejemplo, en aguas costeras eutróficas en comparación con aguas oceánicas oligotróficas.

Se requiere un esfuerzo multidisciplinario para abordar estos desafíos. Con este fin, el programa internacional IGBP / SCOR Integrado Biogeoquímica y ecosistema marino Investigación (IMBER), convocó a un taller titulado "El impacto de las perturbaciones antropogénicas sobre el secuestro del carbono l a través del océano abierto en las fases disueltas y partículas de la bomba biológica de carbono ", en la conferencia imbizo III en Goa, India, en enero de 2013. Los ecologistas, microbianos, marinos, biogeoquímicos, químicos orgánicos, los climatólogos, la pesca científicos y economistas presentaron una investigación reciente sobre las bombas de carbono biológicas y microbianas, discuten el futuro y la investigación en ciencias sociales y naturales necesitan integrar y POC investigación DOC, y una lluvia de ideas para comprender mejor los mecanismos de almacenamiento microbiana de carbono del océano.

El objetivo de este trabajo es identificar los retos y diseñar estrategias para la integración de las observaciones y modelos de POC océano y el ciclo DOC y el secuestro, con referencia a la composición química de DOC marino, la transformación microbiana de DOC, los controles ambientales sobre la composición y el procesamiento de DOC, las interacciones entre POC y el ciclismo DOC, los impactos de las perturbaciones antropogénicas en la BP y MCP en diferentes ambientes, y enfoques para la sostenibilidad y la gestión de los ecosistemas.

2 La naturaleza y los controles de DOC en el océano

La mayor parte de la DOC producido por la fotosíntesis es lábil y puede remineralizar o ser asimilados por los microorganismos en cuestión de minutos a unos pocos días (Fuhrman, 1987). El Departamento de Comercio restante pueden ser degradados y transformados por microbios y gradualmente procesos abióticos a una gran variedad de nuevos compuestos con tiempos de residencia desde días hasta meses, décadas, cientos e incluso miles de años (Sherr, 1988; Marchant y Scott, 1993). La piscina DOC oceánica se ha clasificado en dos clases principales: DOC lábil (LDOC), que no se acumula en el océano debido a la rotación rápida y microbiana recalcitrante DOC (RDOC) que sirve como un depósito hasta su eventual mineralización o remoción. En algunos estudios, RDOC se subdivide en fracciones definidas por sus tiempos de vida: semilabile (20 años), refractaria (16 000 años) y ultra-refractarios (40 000 años) (Hansell et al., 2012). Es obvio que hay diferencias importantes entre las escalas de tiempo que describen la actitud recalcitrante de RDOC, por no hablar de la diferencia en las definiciones entre científicos disciplinas. Mientras que los geoquímicos pueden definir de acuerdo a de C14 a la edad en escalas de tiempo de RDOC miles de años y modelador utilizando las tasas de rotación como la base de su definición para los diferentes tipos de RDOC, los microbiólogos pueden identificar RDOC de acuerdo con la ausencia de los genes que codifican las enzimas necesarias para metabolizar la RDOC específica compuesto sin ningún vínculo con la escala de tiempo requerido. Tales diferencias deben ser identificadas y dirigidas para garantizar la interdisciplinariedad y colaboraciones necesarias para una comprensión global de las interacciones entre los microbios y su ambiente geoquímico y las consecuencias de procesamiento microbiano de carbono en la desgasificación de CO2 y secuestro de carbono.

Mientras que la edad se puede utilizar para identificar RDOC, no todos de edad DOC es RDOC. Por ejemplo, el componente del petróleo puede ser muy viejo, pero cuando se expone a la acción microbiana que pueden descomponerse rápidamente. Además, diferentes microbios tienen diferentes capacidades de descomponerse bajo diferentes condiciones medioambientales. Por lo tanto, la obstinación puede variar entre diferentes especies, diferentes grupos funcionales y diferentes entornos (Carlson et al, 2011; Jiao et al, 2011; Kujawinski, 2011). La clasificación de RDOC como especie microbiana específica, para determinados grupos funcionales o contexto específico ambiental recalcitrante podría disminuir la confusión entre biológica geoquímicas y descripciones. Por lo tanto, proponemos el término RDOC contexto (RDOCt) (Fig. 1).

Para una mejor comprensión de la naturaleza y el comportamiento de RDOC, el esfuerzo debe ser dirigido al aislamiento de las diferentes moléculas de DOC y análisis químicos subsiguientes de los principales componentes de la piscina DOC. Un prometedor enfoque es la espectrometría de masas de ultra alta resolución (Fourier. transformar la resonancia ciclotrón de iones de espectrometría de masas; FTICR- MS), que se basa en el análisis de molecular exacto, masas de la que la composición elemental molecular de marina DOM puede deducirse (Koch et al, 2005; Hertkorn et al., 2006). Hasta la fecha, varios miles de fórmulas moleculares tienen Se han identificado y muchos de ellos pueden actuar como indicadores potenciales