Cuộc sống trong biển băng

Trong bất kỳ môi trường nào, lượng sự sống có thể được tìm thấy trong mức độ hoạt động của nó là sự cân bằng giữa các thách thức trao đổi chất và các cơ hội do môi trường đó mang lại. Biển băng là một lõi băng biển điển hình. Chúng ta thấy dải sắc tố dày đặc này ở đáy lõi băng biển đó. Sắc tố đó là do sự phát triển của tảo băng.

Những tảo băng này gần như nằm ở dải hẹp này trong lõi băng biển vì nó cho phép chúng tiếp cận tối ưu với cả ánh sáng mặt trời đến từ trên cao. Các chất dinh dưỡng đến từ bên dưới, nhưng làm giảm khả năng tiếp xúc của chúng với các tác nhân gây căng thẳng khác nhau trong môi trường biển băng. Các cơ hội khác có trong môi trường biển băng bao gồm ánh sáng mặt trời để hỗ trợ quá trình quang hợp. Bởi vì quá trình quang hợp có carbon hữu cơ có thể hỗ trợ sự phát triển dị dưỡng của vi khuẩn và các vi sinh vật khác. Thường có lượng oxy dồi dào trong băng biển vì nó gần với khí quyển. Nếu điều kiện thích hợp, chúng cũng sẽ là nguồn dinh dưỡng dồi dào trong băng biển. Những thách thức hiện nay bao gồm ánh sáng mặt trời và tia cực tím chuyên sâu. Quá nhiều ánh sáng mặt trời, mặc dù nó hỗ trợ quá trình quang hợp, nhưng có thể gây bất lợi cho các tế bào. Ôxy, tốt, có thể có lợi cho một số quá trình trao đổi chất, nhưng cũng tạo ra stress ôxy hóa có thể rất khó khăn đối với vi sinh vật.

Tất nhiên, có nhiệt độ thấp để đối phó với môi trường băng, và cũng có độ mặn cao. Nếu chúng ta nhìn vào bức ảnh về các lõi băng biển được chụp từ âm thanh McMurdo ở Nam Cực, chúng là đại diện cho các lõi băng biển. Các lõi băng biển mùa xuân từ cả Bắc Cực và Nam Cực, chúng ta có thể xác định phạm vi nhiệt độ mà chúng ta có thể trải qua ở đây trên đỉnh lõi băng. Nhiệt độ gần cân bằng với khí quyển, có thể lạnh tới -20 độ C vào mùa Xuân.

Ngược lại, đại dương ấm hơn nhiều, khoảng -1,8 độ C.Băng ở dưới cùng của lõi băng gần với trạng thái cân bằng, với đại dương, ở khoảng -1,8 độ C. Chúng ta có thể thấy sự phát triển dày đặc của tảo băng ở đáy của các lõi băng này, cho thấy sự phát triển ưu tiên của chúng trong môi trường đó. Giờ đây, các vi sinh vật như E.coli và các sinh vật khác mà chúng ta nghĩ đến đều có liên quan đến cơ thể con người. Và những môi trường mà chúng ta thường tiếp xúc, phát triển tốt nhất ở khoảng 40 độ C. Đó là nhiệt độ ấm hơn rất nhiều so với môi trường biển băng. các vi sinh vật điển hình mà chúng ta gặp phải trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta không thể hoạt động tốt trong môi trường này. Một cách khác để xem xét điều này là xem xét các lớp nhiệt độ khác nhau của vi sinh vật.

Life in Sea Ice

E.coli và các sinh vật tương tự được gọi là sinh vật ưa nhiệt. Chúng có mức tăng trưởng tối ưu là khoảng 40 độ C. Các sinh vật phát triển ấm hơn chúng bao gồm sinh vật ưa nhiệt và ưa nhiệt. Đây là những sinh vật đến từ các miệng phun thủy nhiệt dưới đại dương sâu, cũng như các suối nước nóng và các môi trường chuyên biệt khác. Bên dưới mesophiles là psychrophiles. Psychrophiles là viết tắt của vi sinh vật ưa lạnh. Và đây là những loại sinh vật sẽ hoạt động tốt trong môi trường biển băng. Chúng có thể có mức tăng trưởng tối ưu ở khoảng 10 độ C, nhưng chúng sẽ không thể phát triển trên khoảng 20 độ C. Và chúng có thể tiếp tục phát triển tốt dưới mức tăng trưởng tối ưu của chúng, thấp hơn cả điểm đóng băng của nước biển.