Okyanusların Isınması Dünya'nın Oksijeninin Neredeyse Üçte Birini Üreten Mikropları Tehdit Ediyor

Bu hizmeti çeşitli bitkiler, algler ve siyanobakteriler sağlasa da, bunu Prochlorococcus kadar yapan çok az organizma vardır. Dünyanın en bol fotosentetik organizması kabul edilen Prochlorococcus, siyanobakteriler için bile oldukça küçüktür. Ancak yaşam alanlarında ve ötesinde büyük bir etkiye sahiptir; gezegenin oksijen üretiminin neredeyse üçte birine katkıda bulunur ve besin ağlarının temel taşlarından birini oluşturur.

Ancak yeni bir araştırmaya göre, Prochlorococcus ve ondan yararlanan çok sayıda canlı, yükselen okyanus sıcaklıklarına daha önce düşünülenden daha hassas olabilir.

Prochlorococcus geniş bir alana yayılmıştır; güneş ışığının ulaştığı yüzey sularının %75’inden fazlasında bulunur. En çok tropik bölgelerde görülür; burada sıcak ve besin bakımından fakir koşullara iyi uyum sağlamıştır.

"Tropların açık denizlerinde, suyun o parlak, güzel mavi renginin nedeni içinde neredeyse sadece Prochlorococcus bulunmasıdır," diyor çalışmanın baş yazarı, Washington Üniversitesi’nden okyanus bilimci François Ribalet.

Bu sıcaklığa olan yatkınlıkları nedeniyle bazı uzmanlar, Prochlorococcus’un fosil yakıtların yakılması ve karbon yutaklarının kaybı sonucunda artan okyanus sıcaklıkları karşısında iyi durumda olacağını düşünüyordu.

Ancak yeni araştırma bu fikre şüphe düşürüyor: Prochlorococcus için daha sıcak her zaman daha iyi değil.

Araştırmacılar, ideal sıcaklık aralığının 19 ila 28 santigrat derece (66-82 Fahrenheit) olduğunu belirtiyor. Oysa birçok tropikal ve subtropikal bölgenin önümüzdeki 75 yıl içinde bu üst sınırı aşması bekleniyor.

"Uzun süre bilim insanları Prochlorococcus’un gelecekte gayet iyi durumda olacağını düşündü. Ama en sıcak bölgelerde iyi performans göstermiyorlar, bu da deniz besin ağının geri kalanı için daha az karbon – daha az gıda – anlamına geliyor," diyor Ribalet.

Prochlorococcus hakkındaki mevcut verilerin çoğu laboratuvarda yetiştirilen hücrelerden geliyordu. Bu yüzden Ribalet ve ekibi, vahşi Prochlorococcus’lardan yeni veriler elde etmeyi amaçladı.

"Çok temel sorularım vardı," diyor Ribalet. "Sıcakken mutlu mu oluyorlar? Yoksa mutsuz mu oluyorlar?"

Cevapları bulmak için araştırmacılar, 13 yıl boyunca yapılan 90 araştırma seferinde karşılaştıkları 800 milyar Prochlorococcus büyüklüğündeki hücreyi incelediler.

Bunu, Ribalet’in özellikle Prochlorococcus gibi küçük fitoplanktonları tespit etmek için geliştirilmesine yardımcı olduğu bir akış sitometresiyle gerçekleştirdiler.

Araştırmacılar, gemideki cihazda lazerle mikropları ölçtüler, ardından Prochlorococcus büyümesini tahmin etmek için kullanılan yöntemlere dayalı istatistiksel bir model uyguladılar ve bunu hücreleri en az rahatsız ederek yaptılar.

Hücre bölünme hızları enleme göre değişti. Yazarlar, bunu güneş ışığı veya besinlerden ziyade su sıcaklığındaki farklılıklara bağladı.

Mikroplar en iyi 19-28 °C arasındaki sıcak sularda gelişti, ancak bu aralığın biraz üstünde şaşırtıcı derecede zorlandılar.

Yaklaşık 30 °C’nin üzerindeki sularda hücre bölünmesi ciddi şekilde yavaşladı; tolerans aralığının alt sınırında kaydedilen oranın üçte birine düştü.

"Onların tükenme sıcaklığı düşündüğümüzden çok daha düşük," diyor Ribalet.

Tropikal denizler, sıcaklık nedeniyle besin açısından fakirdir. Bu durum, derin sulardan besinlerin yukarıya taşınmasını sınırlar. Prochlorococcus ve diğer siyanobakteriler buna uyum sağlamak için birkaç yol geliştirmiştir; bunlardan biri küçük boyutları, diğeri ise yalnızca en gerekli genleri taşıyan sadeleşmiş genomlarıdır.

Ancak bu fazlalıkları atma avantajı, strese yanıtla ilgili eski genlerin kaybına mal olmuş olabilir. Bu da, hızla artan sıcaklıklar karşısında dirençlerini sınırlıyor olabilir.

Bu durum, Prochlorococcus ile birlikte tropiklerde ve subtropiklerde baskın olan diğer siyanobakteri grubu Synechococcus için bir fırsat doğurabilir.

Synechococcus daha sıcak sulara dayanabilir, fakat daha çok besine ihtiyaç duyar. Eğer gelecekte Prochlorococcus’un gerilemesinden yararlanırsa, bunun besin ağlarını nasıl etkileyeceğini henüz bilmiyoruz.

"Eğer Synechococcus baskın hale gelirse, diğer organizmaların milyonlarca yıldır Prochlorococcus ile kurdukları etkileşimi aynı şekilde onunla kuracakları garanti değil," diyor Ribalet.

Araştırmaya göre, yüzyılın sonuna kadar Prochlorococcus üretkenliği tropik bölgelerde ılımlı ısınma senaryosunda %17, daha şiddetli ısınma senaryosunda ise %51 azalabilir. Küresel ölçekte ise ılımlı senaryoda %10, aşırı senaryoda %37 düşüş öngörülüyor.

"Coğrafi dağılımları kuzey ve güneye, kutuplara doğru genişleyecek," diyor Ribalet. "Yok olmayacaklar, ama yaşam alanları kayacak."

Yazarlar, araştırmanın bazı sınırlamaları olduğuna dikkat çekiyor. Kullanılan yöntem, nadir görülen ısıya dayanıklı türleri gözden kaçırabilir. Ayrıca veriler farklı okyanus bölgelerini kapsasa da birçok önemli tropikal alan eksik kalmıştır.

"Şu anda sahip olduğumuz veriler için en basit açıklama bu," diyor Ribalet. "Eğer ısıya dayanıklı türlere dair yeni kanıtlar ortaya çıkarsa, bunu memnuniyetle karşılarız. Bu, bu kritik organizmalar için umut verici olur."

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.