坚硬的岩石和重金属:加入微生物深海派对! / Hard Rock und重金属:Eine Mikrobielle Tiefseeparty!

深海沉积物。 /噻肠沉积物。照片:Jessica Volz,Julia Otte 深海沉积物。 /噻肠沉积物。照片:Jessica Volz,Julia Otte

由Julia Otte,AWI和Jessica Volz,AWI博士

(德意志u。)

什么重力核心可以告诉我们深化学的深刻

深海令人着迷于人类 自从海洋过早的奥德赛以来 - 已经被告知了许多神话 海洋的深度与可怕的克拉肯和莫迪迪克,海蛇,和 美人鱼。到目前为止在这个游轮中,我们还没有找到这样的迹象 神秘的生物。但是,有要小得多,但令人不那么令人惊讶 居住在深海的生物,被称为 微生物, 或者 microbes!

微生物是只能通过显微镜观察的生物体。它们的尺寸在千分尺范围内。微生物的定义涉及来自不同小型寿命形式的许多物种:e。 G。 细菌, archaea., 菌类,并且 病毒 (阅读博客:“深海的微生物世界)。没有光穿过深海地板,大多数生物依赖于在光区中产生的沉没有机物质的物质。出于这个原因,科学家曾经假设生活在深海中稀疏,但几乎每个样本都透露,相反,生命在深海中丰富。深海沉积物宿主最大的细菌,古痤疮和地球病毒,潜在的,具有高多样性。估计海底沉积物的微生物构成了地球总生活生物量的三分之一。尽管海底沉积物中的生命中有难以忍受,但对此知之甚少。代谢活动的多样性,其社区的组成以及其与一个环境变化的性质在很大程度上是未知数。

微生物不仅在海底和锰结节上发现 -​​ 它们也生活在沉积物内。海洋沉积物是海洋的“污垢” - 也许不是最优选的栖息地,或者是吗?沉积物通常由小颗粒组成,例如 诽谤 和无机化合物如 矿物质(“硬石“),它主要通过水柱沉降并主要由重力沉积在海底上。虽然有机碎屑主要包括死海洋生物和粪便物质的碎片,其从生产的表面海洋中沉入,壳体仍然来自藻类在死后沉积在海底上( 图1)。矿物质通过河流从土地到海洋运输,或者可以通过火山活动向海底供应。由于我们的工作区域距离南美洲的海岸1000多千公里,因此陆地衍生材料进入深海地板的投入非常小。与此同时,由于最重要的食物来源在开阔的海洋表面水域中有限,这里没有许多海洋生物。因此,只有少量的有机物仍然下雨到海底超过4000米的水深(图1)。然而,有机材料的可用性至关重要,因为它是生活在海底沉积物中的微生物的主要食物来源 - 这些微生物在这种饥饿条件下如何生存?

探索微生物生活 深深埋藏的海洋沉积物以及介导的生物地球化学过程 微生物学家和地球学家的微生物是船上 研究船索涅。为此目的,长达5米的长沉积芯 从深海中取出(数字 2)。对沉积物以及间质孔隙水进行采样 部分分析在实验室的船上。这些长沉积物核心是 使用Gravity Corer恢复 - 船用常用的芯工具 研究,通过重力渗透到沉积物中。 12厘米宽 钢桶内的塑料衬垫通常填充沉积物(图3.)。一旦5米长 重力乙叶回到甲板上,塑料衬里被切​​成1米长 段为了能够处理核心 - 一个部分仍然是重量 大约20公斤,必须在4°C下载到冷室 - 这是一个很好的 workout!

经过一段时间的冷水室,我们 可以使用传感器开始氧气测量,我们坚持下去 通过一个微小的孔沉积物,此前很快就钻入衬里 measurement (图3.)。氧气 测量在衬里可以分成两半之前需要几个小时 - 一半(存档一半)用于核心描述,而下半部分 (工作一半)用于地球化学和微生物抽样。 然后,两半都被包裹并包装在长期存储器中 核心库在地理马马尔(德国Kiel)。地球化学程序在板上 包括营养和金属的分析(“重金属“)在孔中 水以及孔隙水和沉积物归档的储存。为了 微生物学,用于细胞计数的沉积物样品,用于病毒生产 深沉积物,以及细胞外酶活性试验。此外,对于 采取了沉积物的DNA和RNA提取注射器,允许该沉积物的注射器 微生物学家识别目前和活性微生物的多样性 海底沉积物的社区以及如何分配具体群体 深度!因此,我们很奇怪哪种微生物我们可以找到: 新的微生物群或已知的物种是出乎意料的 这些条件如着名的电缆细菌(见“长时间的现场电缆 距离“,自然评论2018)。

船上的测量给我们一个 在深层沉积物中发生的事情首先瞥一眼:由于有限 沉积物中有机材料的量,微生物是严格的饮食。 我们可以主要通过氧气的可用性来监测微生物效率 在沉积物核心中。氧气从覆盖海水中进入沉积物 在海底,并作为微生物消耗的试剂 有机材料。在深海的沉积物中,消耗氧气 与近距离海岸靠近的较浅的地区相比,很小 有机材料沉积。 As part of 这 MiningImpact project,我们的目标是提高我们对地球化学的理解 和微生物生活在德国和比利时CCZ地区的海底。这 微生物对深海生态系统生物地球化学循环的作用 代表了评估潜力的进一步关键基线研究 未来采矿影响。

深海沉积物深处发生了5米? /是Passiert 5米的iief im stement der tiefsee?图形:Jessica Volz,Julia Otte
Passiert 5米Tief Im Sediment der Tiefsee吗?图形:Jessica Volz,Julia Otte
重力核心:5米深海沉积物。 /引力:5米的尖锐沉积物。照片:Jessica Volz,Julia Otte
Schwerotot-Kern:5米的沉淀物。照片:Jessica Volz,Julia Otte
vom kern一个甲板zur probennahme im劳动/从甲板上的核心到船上的抽样’S实验室。照片:Julia Otte

冯·朱莉娅奥特博士,AWI und Jessica Volz,AWI

Die schwerototeÜber死亡生物徽章der tiefseesagenkönnen–oder die geochemie und das Leben在Den Tiefsten Tiefen

DieTiefsee Fasziniert Die Menschheit Seit DenFrühen奥德森Überdie ozeane–viele mythen wurdenüberdiefenen des meeres mit dengefürchtetenkraken und moby dick,seeschlangen und meerjungfrauenerzählt。 Bis Jetzt Haben Wir Auf Dieser Ausfahrt Keine AnzeichenFürsolche mystischen Kreaturen Gefunden。 Es Gibt Jedoch Viel Kleinere,Aber Nicht Weniger Orstaunliche Inserismen在Der Tiefsee,Die Als mikroorganismen. 臭臭 Mikroben. Bekannt Sind!

mikroorganismen sind Organismen,Die Nur Dorch Ein MikroskopBeobachtetWerdenKönnen,Da IhreGrößeIMMikromerbereichLieGt。 DIE定义von mikroorganismen Umfasst Viele Arten Aus verschiedenen Gruppen Kleiner Lebensformen: 巴克特里, Archäen., PILZE. und auch viren. (DazuKönntIHRAUCH ONERDEN BLOGBEITAG“在Der Tiefsee死亡Mikrobielle Welt”lesen)。 AUF Dem Tiefseeboden Herrscht Stetige Dunkelheit,DasHeißtKeinlicht dringt bis在柴油伊因岛。 Daher Sind Die Meisten der Dort Lebenden OrgentenAufnährstoffeNgewiesen,Die Aus Organischem Material Aus der Photischen Zone(Oberflächenwasser)Zurückzuführensind(Abbildung 1)。 AUS Diesem Grund Sind Die Wissenschaftler Einst Davon Ausgegangen,Dass Kaum Leben IM Tiefen Ozean Vorhanden Ist。 Aber Wie Sich Gezeigt Hat,Wimmelt der Tiefseeboden von Leben!

蒂伊赛seDeimente Beherbergen DenGrößtenTeilderabakterien,ArchäenundivenAufder Erde,Dienentiefen Zeigen的DieeeineUnerwartetGroßevieldvielfalt。 Es Wurden Sogar Mikroorganismen在Marinen Sedimenten Bis Zu Einer Tiefe von Etwa 2000 M Unter Dem Meeresboden Gefunden。 SchätzungenZufolge Machen Mikroorganismen Aus Dem Meeresboden Bis Zu Einem Drittel der Gesamten Lebenden Biomasse der Erde Aus。 Obwohl DieTiefseeseDimente von Leben Wimmeln,Ist ​​WenigDarüberBekannt。 DieVielfältigenStoffwechsel,Die Zusammensetzung undVariabilitätder Mikrobiellen Gemeinschaften在DeN Verschiedenen Tiefsee-LebensräumenSindWeitgehend Unbekannt。

微生物不仅在海底和锰中–所以他们也生活在沉积物中。海洋沉积物,所以海洋的“肮脏泥”,可能不是生活中最好的栖息地,对吧?深海的沉积物通常由小颗粒的有机原产地组成,例如碎屑和无机化合物如矿物质(“Hard Rock“),主要在海底上的重力沉积。虽然有机碎屑主要包括死海生物和粪便的碎片,但从生产的地表水落下的粪便,在海底上沉积在藻类后藻类的壳体仍然沉积(图1)。矿工通过从内地的河流运输到海洋中,或者可以通过海底的火山活动沉积。由于我们的工作领域距离南美洲海岸1000多千克,深海海底内地材料的进入非常低。由于生命来源的水深在4000多米的水深是有限的,因此这里似乎很难找到许多海洋生物(图1)。有机材料的可用性是对生活的决定性,因为它是生活在海底沉积物中的微生物的主要食物来源 - 所以这些微生物如何与少数食物来源和永久性饮食生存?

为了探讨深海沉积物中的微生物生活以及微生物支持的生物地球化学过程,微生物学家和地球化学团队在这里船上的研究船只。为此目的,赢得了长达5米长的长沉积物,赢得了重力核心–常用于海洋研究的钻井工具,其通过重力渗透到沉积物中(图2)。钢钻内部12厘米宽的塑料衬里通常与沉积物充满良好(图3)。一旦5米长的重力回到甲板上,塑料衬里被切​​成1米长的段。一段重量约为20公斤,必须在4°C的冷室内穿着 –DAS IST EIN TOLEES ARMTRINAIN! Das Sediment Sowie Das Intertitielle Porenwasser Werden在Den Bordeigenen劳动中Entnommen Analysiert。

经过一段时间的冷却室,我们可以使用非常脆弱的氧传感器开始氧气测量,我们倾向于通过微小孔倾斜,这在衬垫中测量到沉积物中的测量前不久钻孔(图3)。氧气测量需要几个小时,直到衬里可以分成两半–一半(存档一半)用于核心描述,而下半部分(工作半)用于地球化学和微生物样品。随后,两半包裹并包装在地理马马(Kiel,德国)的长期储存。船上的地球化学分析包括营养和金属的量化(“Heavy Metal”)在孔隙水以及沉积物中。对于微生物学,可以获得用于细胞计数,测试病毒和微生物活性测试的沉积物样品。此外,沉积物样品被用于DNA和RNA提取,使微生物学剂能够鉴定沉积物中的微生物群落的现有和活跃成员,并帮助我们了解某些微生物组的深度分布!因此,我们非常好奇,我们可以在下面找到哪些微生物:新的微生物群或知名物种,目不是在这些深海水平中发现它们,如着名的电缆细菌(见“长伸展的充满活力的电缆”/“长距离的现场电缆”,自然审查2018年)。

IM Rahmen Des Miningimpact Projekts Wollen Wir unerverversändnisvon der geochemie und vom mikrobiellem leben im der tiefsee des deutschen und Belgischen CCZ-Gebietes Verbessern。 Die Rolle Von Mikroorganismen在Den Biogeochemischen Zyklen der Tiefsee Stellt Eine Weitere Wichtige Grundlagenstudie Zur BewertungMöglicherZukünftigerAuswirkungen des Bergbaus dar。