Nyt storstilet forskningsprojekt vil helt ned på bunden af det ukendte

Ronnie N. Gluds tidligere ekspeditioner har afsløret, at der findes overraskende stor biologisk aktivitet selv på næsten 11 km dybde, og nu vil han forsøge at forstå, hvordan livet på disse dybder er muligt og hvordan det påvirker livet i oceanerne og på Jorden.

Det vakte stor opsigt i videnskabelige kredse, da Ronnie N. Glud og kolleger fra Max Planck Instituttet i Bremen, Agency for Marine-Earth Science and Technology i Japan, Scottish Association for Marine Science og Marin Biologisk Laboratorium på Københavns Universitet i 2013 rapporterede, at de havde fundet overraskende aktive samfund af bakterier på bunden af verdens dybeste havområde; Marianergraven, der befinder sig næsten 11 km under overfladen i det vestlige Stillehav.

”Vi viste, at Marianergraven fungerer som et hot spot, der opkoncentrerer store mængder organisk materiale og dermed kulstof. Vi ser både en større omsætning og en større deponering af organisk materiale nede i det ekstreme dyb, end vi ellers gør i dybhavet. Så selvom dybhavsgravene kun udgør omkring to pct. af verdenshavenes areal, har de en relativt større betydning for havenes kulstofbalance – og dermed for det globale kulstofkredsløb”, siger Ronnie N. Glud.

Brug for at undersøge flere dybhavsgrave

Der er dog brug for at undersøge flere af de uudforskede dybhavsgrave og deres specielle bakterielle økosystemer for at forstå, hvordan de fungerer og spiller ind i det globale kulstofkredsløb.

”Vi vil bl.a. undersøge, hvordan de særlige bakterier i dybhavsgravene kan klare det ekstreme tryk”, siger Ronnie N. Glud.

For at kunne eksistere under det ekstreme tryk må en organisme have en anderledes fysiologi - f. eks. skal membraner og enzymer fungere anderledes, end vi kender det fra organismer på lavere vanddybder.

”Det er også muligt, at vi finder meget forskellige organismer i de dybhavsgrave, vi vil besøge. Forholdene i gravene er forskellige, og organismerne i de enkelte grave kan over tid have optimeret sig til netop de forhold, der hersker i deres grav”, siger Ronnie N. Glud.

Han peger også på tidligere forskning, der indikerer, at virus spiller en vigtig rolle for, hvordan bakteriesamfund i dybhavet fungerer:

”Virus lader til at være med til at regulere sammensætningen af de bakterielle samfund og deres funktion.”

Det er ikke nok at hale prøver op

Det er uhyre vanskeligt at undersøge, hvad der egentlig foregår på de ekstreme dybder. Prøver hentet op fra de store dybder vil uvægerligt påvirkes af den store trykforskel, der kan slå bakterier og andre organismer ihjel.

I laboratoriet på skibet kan forskerne således kun undersøge de bakterier, der kan tåle trykforskellen - og de er ikke nødvendigvis dem, der er vigtigst nede i dybet. 

”Derfor er det så vigtigt at undersøge bakterierne, deres aktivitet og miljøet omkring dem in situ – altså at vi også dykker ned til dem i stedet for at hente dem op til os”, forklarer Ronnie N. Glud.

Nye instrumenter skal fremstilles ude i verden

Kernen i det femårige projekt bliver at besøge tre dybhavsgrave med undervandsrobotter. Undervandsrobotterne skal specialfremstilles til opgaven, og de forskellige komponenter til dem bliver fremstillet forskellige steder i verden, og til sidst bliver de samlet på Syddansk Universitet.

”Vi skal også udvikle tre nye instrumenter, som kan måle den mikrobielle aktivitet i dybhavet, og som kan indsamle prøver og fiksere prøver, mens de befinder sig på bunden af gravene.”

Det ene instrument skal måle bakteriernes iltforbrug (som udtrykker hvor meget organisk materiale der omsættes), og det andet instrument skal undersøge, hvilke processer bakterierne bruger for at omsætte det organiske materiale (om de f. eks. bruger ilt, nitrat eller sulfat til at respirere med). Ligeledes kan dette instrument bruges til at undersøge og sammenligne effektiviteten, hvormed specifikke organiske substrater omsættes i dybet. Det tredje instrument skal indsamle sedimentprøver, der skal med op til overfladen. Dette instrument vil også kunne sprøjte stoffer ind i havbunden, som fikserer bakterierne, så de kan hentes op uden at gå i stykker. Sedimentprøverne skal også anvendes til undersøge de underliggende mekanismer or fmateriale-transport i gravene.

Dybhavsgrave

• Dybbhavsgravene kaldes også for hadale zoner (opkaldt efter dødsriget Hades).
• De er min. 6 km dybe.
• Der findes mere end 25 dybhavsgrave.
• Det dybeste sted på Jorden er Challenger Dybet, som er ca. 11.000 meter dybt og ligger i Marianergraven.

Tre dybhavsgrave er udvalgt

De tre grave, der kan vente besøg af forskerne, er Atacamagraven ud for Chile i Stillehavet (max dybde 8068 m), Japangraven syd og øst for Japan i Stillehavet (max dybde 10.554 m) og Kermadecgraven i Stillehavet (max dybde 10.047 m). De tre grave er valgt, fordi de modtager meget forskellige mængder organisk stof på grund af forskellige næringsforhold i de overliggende vandmasser.

Udover prøver til egne laboratorier skal forskerholdet også indsamle prøver til andre forskningsgrupper, der ikke selv har mulighed for at besøge dybhavsgrave. Dette indbefatter lidt større organismer som krebsdyr og såkaldt meiofauna.

European Research Council Advanced Grant tildeles exceptionelle forskningsledere, der allerede har præsteret fremragende forskningsresultater.

Foto En prototype af en robot (en såkaldt Lander) bliver taget ombord efter et test-dyk til 600 m dybde. Robotten kan måle iltforbruget af bakterier i sedimentet helt ned til de dybeste dele af verdenshavet. En opgraderet og mere avanceret version af instrumentet vil blive udviklet og anvendt i projektet (foto Rysgaard & Glud).

Kontakt Professor Ronnie N. Glud, rnglud@biology.sdu.dk Tlf: 65502784.