Ở nhiệt độ nào thì psychrophiles ngừng phát triển

Một câu hỏi thú vị là ở nhiệt độ nào thì psychrophiles ngừng phát triển?

Hoạt động của vi khuẩn đã được quan sát thấy xuống dưới -30 độ C, lạnh hơn nhiều so với những gì chúng ta thường thấy, ngay cả trong băng biển thậm chí rất lạnh. Hình ảnh vi mô này minh họa hoạt động của vi sinh vật ở khoảng -15 độ C trong băng biển. Có một loại vi khuẩn được phân chia thành các lỗ rỗng bên trong băng biển ở đây. Băng biển sau đó được ủ với một loại thuốc nhuộm huỳnh quang có tác dụng phát huỳnh quang trong hoạt động của vi sinh vật. ở đây, chúng ta thấy rằng thuốc nhuộm huỳnh quang bị kích thích bởi ánh sáng UV, và phát huỳnh quang trở lại, cho thấy rằng có hoạt động vi sinh vật từ vi khuẩn này. Tuy nhiên, sự phát triển của vi khuẩn khác với hoạt động của vi khuẩn.

Sự phát triển của vi khuẩn có nghĩa là sự gia tăng sinh khối, cuối cùng dẫn đến sự sinh sản của tế bào để tạo thành hai tế bào con. Và điều này được quan sát thấy ở nhiệt độ ấm hơn nhiều so với hoạt động của vi khuẩn. Sự phát triển của vi khuẩn xuống -15 độ C trong môi trường băng vĩnh cửu. Tuy nhiên, -15 độ C vẫn cho chúng ta khả năng tiếp cận rộng rãi với một vùng lõi băng biển khá lớn, nếu chúng ta nghĩ về nó về mặt nhiệt độ. Bây giờ, cho rằng những giá trị này thấp hơn nhiều so với điểm đóng băng của nước biển ở khoảng -1,8 độ C, làm thế nào để những vi khuẩn này tồn tại? Làm thế nào để chúng tồn tại trong môi trường băng giá?

Điều quan trọng cần nhận ra là băng biển không rắn, không giống như băng nước ngọt. Một viên đá từ tủ đông của bạn sẽ là một tảng đá rắn, đá biển đóng băng thì khác. Nó bao gồm các tinh thể băng rắn, gần như không chứa muối, và sau đó cũng là một phần nước muối lỏng. nước biển bắt đầu đóng băng. Tinh thể băng hình thành hoàn toàn mới và nó không bao gồm muối từ phần nước lỏng còn lại của nước biển. Khi nhiệt độ tiếp tục giảm, và sau đó tinh thể băng tiếp tục phát triển, phần nước lỏng còn lại trở nên mặn hơn và mặn hơn.

Điều này có hậu quả sâu sắc đối với quần thể sinh vật biển băng.

Chúng ta có thể thấy quá trình này diễn ra ở đây trong các hình ảnh chụp cắt lớp x-quang về băng biển được trồng trong phòng thí nghiệm. Đây là biển băng ở nhiệt độ -15 độ C, -6 độ C và -3 độ C. Vàng biểu thị phần nước lỏng của băng biển đó. Ở -15 độ C, chúng ta có thể thấy rằng có một lượng đáng kể nước lỏng vẫn nằm trong ma trận băng đó. Nhưng nó giảm ít hơn nhiều so với nhiệt độ -6 độ C, hoặc thậm chí ở mức -3 độ C. Bây giờ, một điều thú vị xảy ra ngay trong khoảng -6 độ C, đó là khả năng kết nối giữa các không gian lỗ chân lông này bị tắt.

Đối với băng biển có độ mặn lớn là 5 phần nghìn, và theo độ mặn khối lượng lớn, ý tôi là độ mặn của băng. Nếu bạn lấy toàn bộ tảng đá, bạn làm tan chảy nó và đo độ mặn. Độ xốp 5% đạt được ở khoảng -5 độ C. Và độ xốp 5% là điểm mà tại đó sự kết nối giữa các không gian lỗ rỗng đó sẽ tắt.

Điều đó có nghĩa là đối với các vi sinh vật bị mắc kẹt trong lớp băng đó, không thể trao đổi thêm chất dinh dưỡng, hoặc không thể tiếp cận với carbon mới, đó là những gì chứa trong khu vực lân cận.

Vào thời điểm mùa xuân lạnh giá hoặc biển băng vào mùa đông, chúng ta có độ mặn của nước muối vượt quá 200 phần nghìn. Độ mặn cao gấp 5 đến 6 lần độ mặn của nước biển ban đầu và nó gây ra một áp lực đáng kể lên các vi sinh vật có trong băng. Tuy nhiên, phần không gian mà nước muối chứa bên trong là một hàm của cả độ mặn và nhiệt độ khối lượng lớn. Nguyên liệu ban đầu càng nhiều muối, thì điểm đóng băng của nó càng thấp và sự hình thành tinh thể băng càng ít xảy ra ở một nhiệt độ nhất định. Hệ số nồng độ của tất cả các hạt có trong nguyên liệu ban đầu làm băng là nghịch đảo của phần thể tích nước muối đó. Nguyên liệu ban đầu càng mặn thì các chất hòa tan đó sẽ càng ít cô đặc hơn khi nước đá được hình thành hoàn toàn.

Các loại tảo cát khác nhau ở nhiệt độ thậm chí còn thấp hơn, -25 độ C. Được phân chia trong không gian lỗ chân lông đó, và tất cả vi khuẩn và chất dinh dưỡng trong các hạt vi rút, và bất cứ thứ gì khác, nó được chứa trong nguyên liệu ban đầu ban đầu đó, đã được nén xuống không gian lỗ chân lông rất nhỏ này.

Hiện nay, không phải tất cả vi sinh vật trong môi trường biển băng đều gắn liền với bên trong môi trường biển băng. Và có một lượng sinh học đáng kể đang diễn ra trên bề mặt băng biển, đặc biệt là ở mặt phân cách giữa băng biển và nước biển.

Những đàn tảo biển lớn phát triển bên dưới lớp băng biển vào cuối mùa hè, cũng như ở những vùng nước mở ngay sát biển băng. Kích thước của những thuộc địa này là rất quan trọng. Chúng cho phép các thuộc địa chìm rất nhanh, khi chúng bắt đầu chết. Và điều đó đại diện cho một dòng chảy đáng kể của carbon và các vật chất khác từ bề mặt, xuống đại dương sâu. Tác động của điều đó đối với đại dương sâu là khá lớn. Chúng được nhìn thấy ở đây bởi những loài này ở độ sâu vài nghìn mét ở Bắc Băng Dương, nuôi dưỡng những vật liệu tương đối mới để thử nghiệm có nguồn gốc từ vùng biển băng cách nó vài nghìn mét. Và khi chúng già đi vào cuối cuộc đời, chúng bắt đầu bong ra và rơi xuống đáy biển sâu, cảm nhận được một hệ sinh thái sinh vật đáy phong phú. Hệ sinh thái băng biển có thể được hình dung một cách hiệu quả bằng cách xem xét mạng lưới thức ăn chứa bên trong nó. Mọi thứ bắt đầu với bức xạ mặt trời thúc đẩy tổng số sinh vật tự dưỡng.

Một viên đá từ tủ đông của bạn sẽ là một tảng đá rắn, đá biển đóng băng thì khác.

Các loại tảo cát biển phát triển bên trong băng và ở bề mặt nước Băng. Chúng sẽ cung cấp thức ăn cho các loài metazoans nhỏ, chẳng hạn như loài nhuyễn thể và động vật chân đốt, lần lượt là thức ăn cho cá, chim và những loài tiêu thụ ở cấp độ dinh dưỡng cao hơn. Tuy nhiên, những sinh vật tự dưỡng này cũng đi kiếm ăn các sản phẩm nhỏ khác mà bản thân chúng là nguồn thức ăn thứ cấp cho các metazoan nhỏ. Những con trùng này cũng ăn trùng roi dị dưỡng, tức là ăn những vi khuẩn rất nhỏ. Vi khuẩn là những chấm màu cam nhỏ nhất trong hình ảnh băng biển bằng kính hiển vi này.

Sau đó tất cả các nhóm này lần lượt trở thành con mồi, và trong một số trường hợp, tiêu thụ virus biển. Và các vi rút biển đang thực hiện một chức năng rất quan trọng, bằng cách chuyển đổi một số sinh vật đơn bào này. Và để hòa tan carbon hữu cơ có thể thúc đẩy sự phát triển bổ sung của vi khuẩn, giữ cho carbon di chuyển qua lưới thức ăn.