Okyanuslar Asitleşirken Fitoplanktonun İç Kimyası Değişiyor: Karbondioksit Besin Kullanımını Dönüştürüyor

Çin‘in Yellow Sea Balıkçılık Araştırma Enstitüsü ve Harbin Teknoloji Enstitüsü’nün liderliğini yaptığı bir araştırma ekibi, okyanusların asitleşmesiyle birlikte deniz canlılarının besin zincirinin temeli olan ve Dünya üzerindeki oksijen üretiminin yaklaşık yarısını sağlayan fitoplanktonun iç kimyasının değiştiğini belirledi. Laboratuvar ortamında 880 gün süren deneyde, yüksek karbondioksit ve düşük fosfat koşullarına maruz bırakılan diatom adı verilen bir fitoplankton türünün (Thalassiosira pseudonana) besin kullanımını nasıl dönüştürdüğü ortaya kondu. Çalışma, atmosfer pompalanan karbondioksitin bu mikroskobik organizmaların kimliğini kalıcı biçimde değiştirme eğiliminde olduğunu gösteriyor.

Okyanusların asitleşmesinin deniz canlıları üzerindeki olası büyük sonuçlarından biri de özellikle fitoplankton için ne anlama geldiği. Bilimsel açıdan kaygı uyandıran konu, bu değişimin fitoplanktona etkisiydi; çünkü türü hem deniz besin zincirlerinin temelini oluşturuyor hem de Dünya’daki oksijenin yaklaşık yarısını üretiyor.

Karbondioksit ve Fosfat Etkileşimi Önceden Biliniyordu, Ancak Eksik Olan Parça Buydu

Karbon dioksitin artmasının fitoplankton büyümesini hızlandırabileceği, düşük fosfatın ise bu büyümeyi sınırlayabileceği zaten biliniyordu. Ancak iki stres faktörünün birlikte besin kullanımını nasıl değiştirdiğine dair bir anlayış eksikti. Bu boşluğu doldurmak isteyen ekip, diatomları laboratuvar ortamında yetiştirerek yüksek karbondioksit ve düşük fosfat koşullarına maruz bıraktı ve türün bu ortamlara verdiği tepkiyi inceledi.

Araştırmacılar, diatomları 880 gün boyunca, 1.000’den fazla nesli kapsayan bir süreçte kültüre etti ve onları dört farklı ortamda test etti. Bunlar mevcut okyanus koşullarını taklit eden kontrol grubu, düşük fosfatlı ortam, yüksek karbondioksitli ortam ve her iki koşulun da birlikte uygulandığı sentetik ortamdı.

Geleceğin Okyanus Koşulları Laboratuvarda Yeniden Yaratıldı

Ekip, deney süresince hücreleri izledi ve büyüme, gen ifadesi ve iç kimyadaki değişimleri kaydetti. Yapılan değişikliklerin kalıtsal mı yoksa yalnızca geçici bir stres tepkisi mi olduğunu test etmek için araştırmacılar, yüksek karbondioksit altında evrimleşen diatomları 1.000 nesil sonra normal karbondioksit seviyelerine geri taşıdı.

Araştırma ekibi ardından laboratuvarın ötesine geçerek bulgularını vahşi plankton örnekleriyle ve doğal kıyı plankton topluluklarıyla yürütülen deneylerle karşılaştırdı. Çalışmanın yazarları küresel gen ifadesi verilerini analiz etti ve 2100 yılına kadar küresel değişimleri öngören Dünya sistem modellerini kullandı.

Sonuçlar karmaşıktı; türün gösterdiği tepkiler tek yönlü değil, çeşitli boyutları içeriyordu.

Daha Az Fosfatla Daha Hızlı Büyüme

Karbon dioksit seviyeleri yüksek olduğunda diatomlar daha hızlı büyüdü ve normal karbondioksit altına geri taşındıktan sonra da yüksek fotosentez hızlarını korudu. Bu durum, yapılan değişimin geçici ortamsal tepkilerden ziyade kalıtsal nitelik kazandığını işaret ediyor.

Düşük fosfatlı koşullar altında, yüksek karbondioksitlere maruz bırakılan diatomlar zamanla karta göre yaklaşık yüzde 26 daha az organik foshat içeriyordu. Foshat içeriğindeki bu düşüş, karbondioksit seviyeleri değişince geri döndü. Buradan çıkarılacak sonuç, iç fosfat ayrımının kalıcı biçimde sabitlenmeden esnek kaldığıydı.

Bu dengeyi yönetmek için hücreler yedek foshat depolarını boşaltıp fosfatsız membran lipitlerine geçti ve daha az fosfat bütçesiyle büyümeye devam edebildi. Araştırmacılar, “Sonuç olarak, karbon birikimi giderek artan biçimde fosbat depolamasından ayrışıyor” şeklinde açıklama yaptı.

“Sonuç olarak, karbir birikimi giderek artan biçilde fosfat depolamasından ayrışıyor.”

Araştırma ekibi

Vahşî kıyı plankton toplulukları bu laboratuvar sonuçlarını yansıttı; özellikle fosfatin kısıtlı olduğu bölgelerde bu benzerlik daha belirgindi. Araştırmacılar buna rağmen, “Asitleşme ile ilişkili fosfat metabolizması değişikliklerinin taksonlar arasında evrensel olması beklenmiyor” notunu düştü.

Bulgular, okyanuslar asitleşirken fitoplanktonun daha az foshat kullanarak büyümeye devam edebileceğini ve bunun deniz ekosistemlerindeki besin dengesini değiştirebileceğini işaret ediyor. Bu değişimlerin deniz canlıları için tam olarak ne ifade edeceği ise belirsizliğini koruyor.

Bu makale, bilim muhabiri Paul Arnold tarafından yazılmış, editmen Lisa Lock tarafından düzenlenmiş ve Robert Egan tarafından doğrulanmış olup özenle hazırlanmış bir insan emeği ürünüdür. Bağımsız bilim gazeteciliğini ayakta tutmak için okuyucularımıza güveniyoruz.