Para ilmuwan baru saja menemukan kekuatan tersembunyi di belakang es yang lebih cepat meleleh

Sebuah studi baru -baru ini menemukan bahwa ganggang dapat menyimpan nutrisi, berpotensi memungkinkan mereka untuk menyebar lebih banyak di lapisan es, mempercepat kegelapan dan melelehnya.

Ini Mei. Matahari terbit, dan panas dari bintang yang jauh itu akhirnya bisa terasa sebagai sensasi hangat dan kesemutan pada kulit.

Salju mulai meleleh. Bunga dan tanaman menerobos es, terengah -engah. Sementara itu, ganggang yang hidup di lapisan es mekar, menggelapkan permukaan.

Sudah seperti ini selama ribuan tahun.

Namun segera, ini mungkin berubah. Musim semi tiba lebih awal setiap tahun karena perubahan iklim, berpotensi memungkinkan ganggang untuk menjajah area es yang semakin besar.

Alga ini mengandung pigmen cokelat yang menggelapkan es, mengurangi kemampuannya untuk memantulkan sinar matahari. Akibatnya, es meleleh lebih cepat.

Ini telah diketahui oleh peneliti kutub selama beberapa waktu. Tetapi diyakini bahwa ganggang memiliki kemampuan terbatas untuk menjajah es, karena kurangnya nutrisi di gurun es ini.

Sampai sekarang.

Hasil baru yang diterbitkan di Komunikasi Alam Tunjukkan bahwa ganggang mampu hidup sangat sedikit nutrisi. Dan bahwa mereka dapat menyimpan dan menghemat energi. Ini memungkinkan mereka untuk menjajah lebih banyak lapisan es daripada yang diperkirakan sebelumnya.

Laura Halbach, yang baru -baru ini mendapatkan gelar Ph.D. gelar di Departemen Ilmu Lingkungan di Universitas Aarhusbersama dengan tim peneliti, ada di belakang penemuan. Sekarang postdoc di Max Planck Institute di Bremen, ia terus mengungkap misteri ekosistem Arktik.

“Tujuan utama saya dengan perjalanan ke Greenland adalah untuk memahami mekanisme formasi mekar ganggang. Dengan metode baru saya dapat, sebagai peneliti pertama, untuk mengukur aktivitas sel alga tunggal dari lapisan es Greenland. Ini menyebabkan penemuan kemampuan mereka untuk hidup sangat sedikit nutrisi dan menyimpan energi,” katanya.

Kehidupan Alga Es

Alga es adalah organisme bersel tunggal kecil. Berpanjang, kecoklatan, dan berbentuk elips.

Mereka berkembang di permukaan es di seluruh dunia. Mereka telah ditemukan di lapisan es Greenland, di Pegunungan Alpen dan juga di gletser di Himalaya dan Alaska.

Seperti tanaman, alga es melepaskan oksigen fotosintesis dan menghasilkan molekul organik. Perlu sinar matahari, air, dan CO2 serta sejumlah kecil fosfor, nitrogen, dan karbon untuk bertahan hidup.

Selama musim semi dan musim panas, alga es mekar menciptakan petak besar es gelap.

Lapisan es penuh dengan kehidupan

Tidak bertahun -tahun yang lalu lapisan es Greenland dianggap sebagai gurun beku. Sunyi dan hampir tanpa kehidupan. Tetapi sejak peneliti pertama dari Aarhus University dan GFZ Helmholtz Center for Geosciences di Jerman tiba pada tahun 2020, ini secara bertahap berubah.

Sekarang kita tahu bahwa es penuh dengan kehidupan mikroba.

Ekspedisi setelah ekspedisi telah mengungkapkan semakin banyak kehidupan rahasia alga es. Salah satu terobosan besar adalah penemuan bahwa ganggang itu tidak sendirian. Seluruh ekosistem mikroorganisme hidup di atas es: bakteri, jamur, dan bahkan virus.

Tapi ini membuatnya sulit untuk melakukan studi spesifik tentang ganggang. Ketika para peneliti mengikis sampel es yang menghitam, cawan petri dipenuhi dengan seluruh ekosistem. Sampai sekarang para peneliti hanya dapat memanipulasi dan menguji hipotesis pada semua mikroorganisme sekaligus. Dan itulah yang ditetapkan Laura Halbach untuk berubah.

“Jika Anda melelehkan sepotong es permukaan, Anda melihat ganggang pigmen gelap ini. Tetapi ada banyak organisme dalam sampel serta alga salju, ganggang eukariotik lainnya, bakteri, dan jamur.”

“Apa yang biasa dilakukan adalah menginkubasi seluruh komunitas. Anda memberi mereka nutrisi dan mengukur penyerapan di seluruh komunitas. Tetapi kemudian masih belum jelas peran apa yang dimainkan oleh organisme yang berbeda.”

Memperbesar sel tunggal

Karena Laura Halbach tertarik untuk memahami peran alga es dalam ekosistem di atas es, dia tidak bisa hanya mengisolasi mereka. Sebaliknya, dia memberi makan seluruh nutrisi yang ditandai ekosistem. Jejak isotop kecil yang sangat kecil yang dapat dikenali oleh mesin yang disebut spektrometer massa.

“Anda bisa mengatakan bahwa kami memberi label pada makanan yang kami berikan kepada mereka. Ini memungkinkan kami untuk melihat siapa yang memakan apa. Dikombinasikan dengan mesin yang disebut Sims, yang sangat tepat, kami dapat mengukur penyerapan nutrisi dari sel tunggal,” Laura Halbach menjelaskan.

Data dari mesin menunjukkan bahwa ganggang secara efektif mengonsumsi sejumlah kecil nutrisi yang tersedia – dan bahwa mereka memiliki beberapa disimpan juga. Sesuatu yang sama sekali tidak diketahui oleh para peneliti.

“Mereka sangat efisien dalam mengambil nutrisi terbatas di atas es. Selain itu, kami menemukan bahwa mereka memiliki kemampuan menyimpan fosfor, yang sangat penting untuk metabolisme mereka.”

Fosfor sangat terbatas di atas es. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa itu berasal dari batuan lokal yang mengandung mineral dengan fosfor di dalamnya. Ketika bebatuan diubah menjadi debu mineral dengan erosi, tersebar di atas es dan tersedia untuk ganggang.

Game Changer dalam Memahami Alga Es

Karena ganggang es dapat menyimpan fosfor, mereka berpotensi menjajah area es dengan jumlah nutrisi ini yang sangat terbatas. Dengan demikian, penggelapan es dapat menyebar ke daerah yang lebih luas daripada yang diperkirakan sebelumnya.

“Es baru sedang terpapar di Greenland setiap tahun, karena salju mencair lebih awal dan lebih awal. Dulu ada penutup salju yang tebal sepanjang tahun, tetapi sekarang area es baru yang besar terkena sinar matahari.”

“Ini membuka area -area ini bagi ganggang untuk menjajah dan karena mereka dapat hidup dengan jumlah nutrisi yang sangat terbatas itu mungkin terjadi lebih cepat daripada nanti.”

Penemuan Laura Halbach tidak hanya menarik tetapi juga penting, karena pengetahuan tentang persyaratan nutrisi alga dapat membantu kita untuk memprediksi peran mereka di masa depan dengan lebih baik dalam pencairan lapisan es Greenland. Saat ini mikroba belum terintegrasi ke sebagian besar model iklim Bumi.

Penemuan -penemuan baru ini diharapkan akan dimasukkan dalam model iklim, membuatnya lebih tepat dalam memprediksi pencairan es di tahun -tahun mendatang – dan bagaimana hal itu akan berdampak pada iklim global.

Referensi: “Pencitraan Sel Tunggal Mengungkap Penyerapan Nutrisi yang Efisien dan Pertumbuhan Mikroalga yang Menggelapkan Lapisan Es Greenland” oleh Laura Halbach, Katharina Kitzinger, Martin Hansen, Sten Littmann, Liane G. Benning, James A. Bradley, Martin J. Whitehouse, Malin Olofsson, REY MOUROT, REY MOUROT A. Ellegaard-Jensen dan Alexandre M. Anesio, 19 Februari 2025, Komunikasi Alam.
Doi: 10.1038/s41467-025-56664-6

Studi ini adalah bagian dari proyek Deeppurple yang telah menerima dana dari Dewan Penelitian Eropa (ERC) di bawah Program Penelitian dan Inovasi Horizon 2020 Uni Eropa. Aarhus University Research Foundation, Max Planck Society, The Helmholtz Recruiting Initiative, dan Agence Nationale de la Recherche juga berkontribusi.