Overraskende sand-alger kan omskrive biologibøgerne
Et ihærdigt detektivarbejde på strandsand fra Fyn har afsløret, at særlige mikroalger spiller en endnu vigtigere rolle i havets kredsløb, end forskerne hidtil har troet.
kiselalge kredsløb strandsand biologi

Denne spøjse miniplante er blevet opgraderet i livets kredsløb og er skyld i, at biologerne nu skal til at opfatte havets økosystem på en ny måde. (Foto: Shutterstock.com)

Denne spøjse miniplante er blevet opgraderet i livets kredsløb og er skyld i, at biologerne nu skal til at opfatte havets økosystem på en ny måde. (Foto: Shutterstock.com)

Der bor noget i sandet på vore strande, som dag ud og dag ind arbejder hårdt for at holde havets kredsløb i gang. Og vi anede slet ikke, at de gjorde sig den ulejlighed - indtil nu!

Nu har strandsand fra Kerteminde på Fyn nemlig åbenbaret, at vi i årevis har underkendt betydningen af de alger, der lever i sandet. Endda ganske groft.

De vigtige kiselalger

Kiselalgerne er en af de største algegrupper på planeten med over 100.000 arter og 250 slægter. De kaldes også diatoméer, og kommer i mange former og farver.

Generelt betegnes kiselalger som mikroalger, da de spænder mellem 3 mikrometer og 2 millimeter og består af en enkelt celle.

Mange af kiselalgerne er bentiske, hvilket vil sige, at de lever på bunden.

Kiselalgerne indgår selv som et vigtigt grundelement i fødekæden, hvor de blandt andet er føde for de små dyr, man kalder zooplankton, som igen er føde for fiskene.

Kilde: Den Store Danske

En algetype kaldet kiselalger spiller nemlig en helt afgørende rolle i den livsvigtige omfordeling af organisk stof i havet, også kaldet kulstofomsætningen, som alt liv i sidste ende er afhængigt af. 

Den opdagelse bryder med, hvordan man indtil nu har opfattet arbejdsfordelingen under sandet, fortæller en af forskerne bag studiet:

»Op til i dag har biologer verden over ment, at det var bakterierne, som varetog denne opgave, men nu skal biologibøgerne med al sandsynlighed skrives om,« siger Harald Hasler-Sheetal, der er postdoc ved Nordisk Center for Jordens Udvikling på Syddansk Universitet.

Sammen med kollegaen professor Ronnie N. Glud fra SDU og en række forskere fra Australien har han fået udgivet resultaterne i det videnskabelige tidsskrift Nature Geoscience.

»Virkelig godt detektivarbejde«

Algernes skjulte evner er kommet for dagen ved hjælp af et stykke »virkelig godt detektivarbejde«, mener Gary Banta, der er lektor i miljødynamik ved Institut for Naturvidenskab og Miljø på Roskilde Universitet.

sandprøve kiselalger stofomsætning karbon

Opdagelsen bygger på en række forskellige eksperimenter på sandprøver som disse, taget fra henholdsvis Fyn og Australien. (Foto: Michael Bourke)

Han forsker selv i omsætningsprocesser i sedimenter og har læst forskningsartiklen.

»Studiet er godt tænkt, godt udført og anvender nogle gode, gamle traditioner fra mikrobiologien, som, jeg synes, er enormt velvalgte. Forskerne har lavet et kunstigt økosystem, som de ved hjælp af udelukkelsesmetoden kan bruges til at fortælle en overbevisende historie om algernes betydning,« siger han.

Alger anvender overraskende strategi

Kiselalgerne, som er en af de mest almindelige algefamilier i verdenshavene, lever normalt af at producere energi af sollys. Derfor burde de ikke kunne overleve under sandets overflade hvor ingen lys er, fortæller Harald Hasler-Sheetal.

Kemisk strategiskifte

Normalt anser man planter, herunder alger, som såkaldte autotrofe organismer. Det betyder, at de kan danne deres eget organiske materiale kun ved hjælp af fotosyntese. 

Heterotrofe organismer (f.eks. dyr, svampe og de fleste bakterier) er nødt til at indtage organisk materiale, som allerede er dannet, oprindeligt af autotroferne.

Forskerne har kendt til, at nogle planter kan skiftes mellem autotrof og heterotrof stofomsætning, men tilfældet hos kiselalgerne er hidtil uset. 

Kilde: Den Store Danske

»Når bølgerne mixer sandet rundt, og kiselalgerne fra overfladen dermed kommer længere ned i sandet, hvor der ikke er lys eller oxygen, troede vi ikke, at de kunne overleve. Men det kan de åbenbart - ved at lave mørkefermentering,« siger han.

Mørkefermentering er en kemisk proces, hvor organismer kan danne energi ved at omdanne organiske molekyler til blandt andet hydrogen (brint).

Ifølge Harald Hasler-Sheetal vidste man godt, at kiselalgerne kunne lave denne form for fermentering. Men ikke, at de kunne gøre i det miljøer uden hverken ilt eller lys.

Algerne er med til at lukke kredsløbet

Den brintproducerende proces er vigtig for mange andre organismer i havet, da flere bakteriearter lever af brint, og disse bakterier er føde for andre bundlevende dyr, som igen selv er føde for større, vandlevende dyr, som fisk.

Dermed får algerne endnu en vigtig plads i fødekæden og fungerer dermed som fødegrundlag for endnu flere organismer, end man troede, fremhæver Harald Hasler-Sheetal.

»Kiselalgerne er med til at lukke kredsløbet af organisk materiale i havet, og det udfordrer vores forståelse af det marine økosystem. Nu skal vi til at medregne mikroalgerne, når vi laver beregninger på stofomsætningen i havmiljøerne,« forklarer Harald Hasler-Sheetal.

Opdagelsen betyder dog ikke, at kredsløbene er ændret, slår han fast - der omsættes stadig den samme mængde organisk materiale i sandet, som det hele tiden har været tilfældet.

»Nu ved vi bare mere præcist, hvem der gør det. Vi har fundet en ny proces i sandet,« siger han.

Organisk materiale

Organisk stof, eller organisk materiale, er molekyler, som typisk er dannet af planter via fotosyntesen, og indeholder blandt andet kulstof, brint og ilt-atomer.

Det organiske materiale føres videre i stofkredsløbet af blandt andre dyr, der spiser materialet, for til sidst at nedbrydes af bakterier.

Herefter bliver det igen tilgængeligt for planterne i form af enkelte molekyler, som de kan danne nyt, organisk materiale af, og processen gentager sig.  

Kilde: Den Store Danske.   

Forskerkollega tager resultaterne videre

Forskernes resultater bliver endda taget et skridt videre i en kommentarartikel, som også er bragt i Nature Geoscience i forbindelse med den oprindelige artikel.

Artiklen er skrevet af professor Alexandra Rao fra Université du Québec à Rimouski i Canada. Hun forsker i stofomsætning i sedimenter og sætter forskernes resultater yderligere i perspektiv ved at påpege, at op til 40 procent af kulstofomsætningen i sandet omkring landmasserne kan skyldes de sandlevende kiselalger.

Det omfang overrasker Gary Banta fra Roskilde Universitet:

»At mikroalgernes rolle i heterotrof stofomsætningen i sedimenterne er så kæmpestor, dét havde man ikke set komme. Det ændrer vores forståelse af balancen mellem de forskellige aktører i omsætningen af organisk materiale i havet, « siger han.

Sand fra Fyn og Australien undersøges

Forskernes oprindelige idé var ifølge Harald Hasler-Sheetal at studere, hvordan stofomsætningen i sand fra et særligt sedimentlag foregår forskellige steder i verden - Danmark og Australien.

strand australien heron bay

Udover sand fra en strand i Kerteminde undersøgte forskerholdet også sand fra den noget mere tropiske strand på Heron Island i Australien (billedet). (Foto: Michael Bourke)

For at finde ud af, hvilke organismer der stod for omsætningen af organisk materiale i sedimentprøver fra henholdsvis Kerteminde og Heron Island i Australien, måtte forskerne igennem en hel række udspekulerede eksperimenter.

»Da vi målte på mængden af CO2, der blev omsat i de enkelte sandbeholdere, kunne vi se, at der blev omdannet mere, end hvad bakterierne alene burde kunne klare,« fortæller Harald Hasler-Sheetal.

Og så fik de en idé. De tilsatte antibiotika til sandet og målte så på prøverne igen. Der var stadig aktivitet, men nu var alle bakterierne jo døde - så hvem stod så for omdannelsen?

Kunne det være algerne, som, forskerne vidste, var talrigt til stede i prøverne?

Sandprøvernes sidste time

For at finde ud af dét, tilsatte forskerne et stof kaldet metronidazol, der inaktiverer de enzymer i alger, som potentielt kan indgå i mørkefermenteringsprocessen. Nu blev der pludselig stille i prøverne.

sandprøver strandsand

Sandprøverne endte deres dage ved at få tilsat kviksølv, der slog alting ihjel, så forskerne var helt sikre på at have udelukket alle muligheder for omsætning. (Foto: Michael Bourke)

For at være helt sikre, målte forskerne på sandet og fandt ud af, at der var en række særlige kemiske stoffer til stede, som kun kunne være der, hvis kiselalger havde lavet mørkefermentering.

»Ved at gøre det her kan vi sige, at den mest sandsynlige forklaring er, at det er kiselalgerne, der er aktive i sandet, og altså ikke kun bakterierne,« siger Harald Hasler-Sheetal.

Algernes evner skal kortlægges

Nu vil han og forskergruppen gå videre med detektivarbejdet og prøve at finde ud af præcis, hvordan mørkefermentationen foregår i kiselalgerne under de iltfri og mørke forhold, som findes i de dybere sandlag verden rundt.

Derudover vil gruppen også undersøge, om det er alle kiselalger, der har evnen, og om der desuden er andre mikroalger, der overrasker i den henseende.

... Eller følg os på Facebook, Twitter eller Instagram.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.



Det sker