Single-celled algae that grow into

Single-celled algae that grow into transient, miles-wide expanses are prominent players in oceanic food webs. But tinier organisms—viruses lethal to these algae— can take down massive algal blooms just as quickly, according to results published today (August 21) in Current Biology.

Marine algal blooms have complex life cycles; sunlight and wind are as crucial to their growth as nutrients and the presence of predators, like zooplankton. Although researchers have previously studied the factors that cause blooms to begin, the physical and biological factors that cause their death were not as clear.

Cloud physicist Ilan Koren and marine microbiologist Assaf Vardi, both of the Weizmann Institute of Science in Israel, teamed up with their colleagues to address the question.

The team combined satellite data with in situ measurements of water samples taken during a month-long summer 2012 cruise in the North Atlantic to quantify the growth, life, and death of an approximately 30-kilometer (18.6-mile)-wide bloom of Emiliana huxleyi, one of the most abundant marine algae. The patterns they observed mimicked their previous experimental studies. “We didn’t expect to see such a clear, sharp signature in nature that resembled what we had measured in the lab,” said Vardi.

The oceanic patch, identified from satellite data based on its high chlorophyll concentration, was embedded within a well-stratified column of water that didn’t mix much with its surroundings. Over a 25-day life cycle, the patch began with a fast growth phase, increasing its chlorophyll concentration four-fold in just 17 days. Approximately eight days after reaching its peak, contrasting chlorophyll faded into the background, indicating the bloom’s demise.

Because the patch was physically isolated in a stable column of water, it was unlikely that the fading was caused by water mixing due to currents. Nutrients such as nitrogen and phosphorus remained at fairly constant levels throughout to bloom’s life cycle, indicating they were also unlikely reasons for the patch’s fading. When the team quantitated the DNA of E. huxleyi virus (EhV), a virus specific to this species of algae, they found approximately 200 to 800 virus particles per cell (a burst size similar to what’s seen in laboratory cultures), suggesting the viral burst was responsible for algal death.

“There aren’t many datasets like this,” said marine chemist Ken Johnson of the Monterey Bay Aquarium Research Institute in California who was not involved with the work. “The role of viruses as a bloom ending agent has been hypothesized for a long time, but there hasn’t been much data. Part of the reason is that it’s hard to get on a ship and go out and know when a bloom is going to end.”

The researchers also estimated that this particular algal bloom produced approximately 24,000 tons of organic carbon—about the same as that produced by an equal-sized patch of rainforest—turning two-thirds of this amount over in the course of a week.

This massive carbon turnover could have critical implications for the life and chemistry of oceans. Although the fate of this particular biomass is unclear, some of it may be consumed by other marine life or fall to the ocean floor as sugars and lipids. The algal species that created this bloom is a coccolithophore, which forms a hard shell of chalky calcium carbonate. Over geological time scales, deposits of coccolithophores can also lead to the formation of structures like the white cliffs of Dover, according to marine microbiologist Willie Wilson of Plymouth Marine Laboratory in the U.K.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สาหร่ายเซลล์เดียวที่เติบโตเป็นแบบฉับพลัน ไมล์ทั่วมหาสมุทรเป็นผู้โดดเด่นในมหาสมุทรเว็บอาหาร แต่สิ่งมีชีวิต tinier — ไวรัสยุทธภัณฑ์ให้สาหร่ายเหล่านี้ — สามารถใช้ลงปรากฎการณ์ใหญ่เพียงเร็ว ตามผลประกาศวันนี้ (21 สิงหาคม) ชีววิทยาปัจจุบันได้ปรากฎการณ์ทางทะเลมีวงจรชีวิตซับซ้อน แสงแดดและลมมีความสำคัญกับการเจริญเติบโตเป็นสารอาหารและการเป็นล่า เช่น zooplankton แม้ว่าก่อนหน้านี้นักวิจัยได้ศึกษาปัจจัยที่ทำบลูมส์เริ่ม ปัจจัยทางกายภาพ และชีวภาพที่ทำให้เกิดการตายได้ไม่ชัดเจนเป็นเมฆ physicist Koren ลานได้รับและ microbiologist ทะเล Assaf Vardi ทั้งของสถาบันวิทยาศาสตร์ของ Weizmann ในอิสราเอล teamed ขึ้นกับเพื่อนร่วมงานของพวกเขาไปคำถามข้อมูลดาวเทียมของทีมร่วมกับวัดใน situ ของตัวอย่างน้ำใช้ในช่วงฤดูร้อนเดือนยาว 2012 ล่องเรือในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือวัดปริมาณการเจริญเติบโต ชีวิต และความตายของมีประมาณ 30 กิโลเมตร (ไมล์ 18.6) -บลูมกว้างของ Emiliana huxleyi สาหร่ายทะเลอุดมสมบูรณ์ที่สุดอย่างใดอย่างหนึ่ง รูปแบบที่ได้ไปสังเกต mimicked นักศึกษาทดลองก่อนหน้านี้ "เราไม่คาดว่าจะเห็นเช่นชัดเจน ความคมชัดลายเซ็นในลักษณะที่คล้ายกับสิ่งที่เรามีวัดในห้องปฏิบัติการ, " กล่าวว่า Vardiแพทช์มหาสมุทร ระบุจากข้อมูลดาวเทียมตามความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์สูง ถูกฝังอยู่ภายในคอลัมน์ stratified ห้องน้ำที่ไม่ผสมมากกับสภาพแวดล้อม กว่า 25 วันวงจรชีวิต โปรแกรมปรับปรุงเริ่ม ด้วยระยะการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว เพิ่มความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์ในแบบพับสี่ทบเพียง 17 วัน ประมาณ 8 วันหลังจากถึงจุดสูงสุดของ ห้องคลอโรฟิลล์ค่อย ๆ ลดลงเป็นพื้นหลัง แสดงลูกของบลูมเนื่องจากโปรแกรมปรับปรุงแยกต่างหากในคอลัมน์น้ำมั่นคงจริง มันเป็นน่าที่การซีดจางที่เกิดจากผสมเนื่องจากกระแสน้ำ ยังคงสารอาหารเช่นไนโตรเจนและฟอสฟอรัสที่ค่อนข้างคงระดับตลอดวงจรชีวิตของบลูม แสดงพวกเขาก็ยังสาเหตุไม่น่าซีดจางของแพทช์ เมื่อทีม quantitated ดีเอ็นเอของ E. huxleyi ไวรัส (EhV), ไวรัสเฉพาะพันธุ์นี้สาหร่าย พวกเขาพบอนุภาคไวรัสประมาณ 200 ถึง 800 ต่อเซลล์ (ระเบิดขนาดคล้ายกับอะไรจะเห็นได้ในห้องปฏิบัติการวัฒนธรรม), แนะนำระเบิดไวรัสถูกชอบ algal ตาย"ไม่มี datasets จำนวนมากเช่นนี้ กล่าวว่า นักเคมีทางทะเล Johnson เคนมอนเทอเร่ย์เบย์อควาเรียมวิจัยสถาบันในแคลิฟอร์เนียที่ไม่เกี่ยวข้องกับการทำงาน "บทบาทของไวรัสเป็นบลูมสิ้นสุดแทนได้ถูกตั้งสมมติฐานว่าเป็นเวลานาน แต่ไม่มีข้อมูลมากขึ้น ส่วนหนึ่งของเหตุผลคือว่า มันยากที่จะได้รับบนเรือ และออกไป และรู้เมื่อบลูมที่จะสิ้นสุด"นักวิจัยประเมินว่า บลูม algal นี้การผลิตคาร์บอนอินทรีย์ประมาณ 24000 ตันซึ่งเหมือนกับที่ผลิต โดยแก้ไขขนาดเท่ากับของป่า — พลิกสองในสามของจำนวนนี้ในหลักสูตรของสัปดาห์การหมุนเวียนคาร์บอนขนาดใหญ่นี้สามารถมีนัยสำคัญสำหรับชีวิตและเคมีของมหาสมุทร แม้ว่าชะตากรรมของชีวมวลนี้เฉพาะไม่ชัดเจน บางอย่างก็อาจจะใช้ โดยสัตว์อื่น ๆ หรือตกสู่พื้นมหาสมุทรเป็นน้ำตาลและโครงการ พันธุ์ algal ที่สร้างนี้บลูมเป็น coccolithophore ซึ่งใช้กะโหลก chalky แคลเซียมคาร์บอเนต เหนือธรณีวิทยาเวลาเครื่องชั่งน้ำหนัก เงินฝาก coccolithophores ยังสามารถนำการก่อตัวของโครงสร้างเช่นหน้าผาสีขาวของโดเวอร์ ตามทะเล microbiologist Wilson วิลลี่วพลีเมาท์ห้องปฏิบัติการทางทะเลในอังกฤษ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เดียว celled สาหร่ายที่เติบโตเป็นชั่วคราว ไมล์กว้างกว้างใหญ่เป็นผู้เล่นที่โดดเด่นในสายใยอาหารในมหาสมุทร . แต่ tinier สิ่งมีชีวิตไวรัสทำให้สาหร่าย - เหล่านี้สามารถใช้ลงขนาดใหญ่สาหร่ายเบ่งบานได้อย่างรวดเร็ว ตามผลลัพธ์ที่เผยแพร่วันนี้ ( 21 สิงหาคม ) ชีววิทยาปัจจุบัน

ทะเลสาหร่ายบุปผามีวงจรชีวิตที่ซับซ้อน ;แสงแดดและลมเป็นสำคัญเพื่อการเจริญเติบโตของพืชและการปรากฏตัวของผู้ล่า เช่น แพลงก์ตอนสัตว์ . ถึงแม้ว่านักวิจัยได้เคยศึกษาปัจจัยที่ทำให้บุปผาที่จะเริ่มต้นทางกายภาพและชีวภาพปัจจัยที่ทำให้พวกเขาตายได้ไม่ชัดเจน .

เมฆนักฟิสิกส์บางรากและทางทะเลนักจุลชีววิทยา assaf vardi ทั้งสองสถาบันวิทยาศาสตร์ในอิสราเอลร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานของพวกเขาไปยังที่อยู่คำถาม

ทีมรวมข้อมูลดาวเทียมใน situ การวัดของน้ำตัวอย่าง ระหว่างเดือนฤดูร้อน 2012 ล่องเรือในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือในช่วงการเจริญเติบโต ชีวิต และความตายของ ประมาณ 30 กิโลเมตร ( 18.6-mile ) - บานกว้างของ emiliana huxleyi หนึ่งมากมาย มากที่สุดในทะเลสาหร่ายรูปแบบและการศึกษาของพวกเขา mimicked ก่อนทดลอง " เราไม่ได้คาดหวังที่จะเห็นเช่นคมชัดลายเซ็นในลักษณะที่คล้ายกับสิ่งที่เราได้วัดในแล็ป กล่าวว่า vardi

แพทช์ oceanic ระบุจากข้อมูลดาวเทียมขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์สูง ถูกฝังอยู่ภายในบ่อน้ำมีคอลัมน์ของน้ำที่ไม่ผสมมาก กับสภาพแวดล้อมกว่า 25 วัน วัฏจักรชีวิต แพทช์ เริ่มต้นด้วยระยะการเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว การเพิ่มความเข้มข้นของคลอโรฟิลล์สี่พับในเวลาเพียง 17 วัน ประมาณแปดวันหลังจากถึงจุดสูงสุด ตัดคลอโรฟิลล์จางลงในพื้นหลัง , แสดงเป็นบานตาย

เพราะแพทช์เป็นร่างกายที่แยกได้ในคอลัมน์คงที่ของน้ำมันไม่น่าที่ซีดจาง เกิดจากน้ำผสม เนื่องจากกระแส ธาตุอาหารเช่นไนโตรเจนและฟอสฟอรัสอยู่ในระดับค่อนข้างคงที่ตลอดวงจรชีวิตของบลูม แสดงให้พวกเขาด้วยเหตุผลน่าเพื่อแก้ไขปิ เมื่อทีมผ่านดีเอ็นเอของไวรัส ( รึเปล่า . huxleyi ehv ) , ไวรัสที่เฉพาะเจาะจงกับชนิดของสาหร่ายพวกเขาพบประมาณ 200 ถึง 800 อนุภาคไวรัสต่อเซลล์ ( ระเบิดขนาดคล้ายคลึงกับสิ่งที่เห็นในวัฒนธรรมปฏิบัติการ ) แนะนำระเบิดไวรัสรับผิดชอบความตายของสาหร่าย

" ไม่ได้มีข้อมูลแบบนี้ " มารีนนักเคมีเคนจอห์นสันของ Monterey Bay Aquarium Research Institute ในแคลิฟอร์เนีย ที่ไม่ได้เกี่ยวข้อง กับงาน" บทบาทของไวรัสเป็นบานสิ้นสุดตัวแทนได้ศึกษามานาน แต่ยังไม่มีข้อมูลมากนัก ส่วนหนึ่งของเหตุผลก็คือว่ามันเป็นเรื่องยากที่จะได้รับบนเรือและไปออก และรู้ว่าเมื่อบานจะจบลง "

นักวิจัยยังคาดว่าบานสาหร่าย นี้โดยเฉพาะ ผลิตประมาณ 24000 ตันของคาร์บอนอินทรีย์ พอๆ กับที่ผลิตโดยมีขนาดเท่ากันปะเปิดสองในสามของจำนวนนี้ป่าดงดิบมากกว่าหลักสูตรของสัปดาห์

ใหญ่นี้สามารถมีผลกระทบที่สำคัญการหมุนเวียนคาร์บอนสำหรับชีวิตและเคมีของมหาสมุทร ถึงแม้ว่าโชคชะตาของชีวมวลโดยเฉพาะอย่างยิ่งนี้ไม่ชัดเจนบางมันอาจจะทำลายชีวิตทางทะเลอื่น ๆหรือตกลงสู่พื้นมหาสมุทรเช่นน้ำตาลและไขมัน . ซึ่งสาหร่ายชนิดที่สร้างบานนี้เป็นค็อกโคลิโทฟอร์ซึ่งรูปแบบเปลือกแข็งของบริษัทย่อยแคลเซียมคาร์บอเนต กว่าเครื่องชั่งเวลาทางธรณีวิทยา , เงินฝาก coccolithophores ยังสามารถนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้าง เช่น ผาขาวแห่งโดเวอร์ตามทะเลนักจุลชีววิทยาวิลลี่วิลสันของพลีมัธอังกฤษ

ปฏิบัติการทางทะเลใน