Trichodesmium — trådformiga kvävefixerande cyanobakterier i haven
Trichodesmium — trådformiga cyanobakterier som fixerar atmosfäriskt kväve och driver näringscykeln i tropiska och subtropiska hav; avgörande för global marin kvävefixering.
Trichodesmium, eller "havsved", är ett släkte av trådformiga cyanobakterier. De förekommer i näringsfattiga tropiska och subtropiska havsvatten. Till utseendet bildar de långa trådar (trichomer) som kan sammanfogas till synliga kolonier på ytan av havet.
De är vanligast i Australien och i Röda havet, där de först beskrevs av kapten Cook. I stora antal bildar Trichodesmium ofta ytliga blomningar som kan synas som orange- till bruna strimmor eller "sjöved" på havsytan och ibland kallas "sea sawdust".
Utseende och livsform
Trichodesmium består av filament (trichomer) av celler. Filamenten kan ordna sig i två typiska koloniformer: runda "puffar" och borstliknande "tufts". Kolonierna har gasblåsor (gasvesiklar) som gör att de kan flyta nära ytan där ljuset är starkast. De innehåller klorofyll och andra pigment och utför fotosyntes som andra cyanobakterier.
Kvävefixering och metabolism
Trichodesmium är en diazotrof, det vill säga den fixerar atmosfäriskt kväve till ammonium, ett näringsämne som används av andra organismer. Till skillnad från många andra kvävefixerande cyanobakterier har Trichodesmium inga specialiserade heterocystceller. Den skyddar istället enzymet nitrogenas mot syre genom flera strategier: hög andningsaktivitet, temporär separation av fotosyntes och kvävefixering under dygnet samt genom att skapa microoxiska zoner inom kolonierna. Genom att släppa ifrån sig överflödigt ammonium, små organiska kväveföreningar eller genom cellnedbrytning bidrar den med tillgängligt kväve till det omgivande planktonsamhället.
Ekologisk betydelse och begränsande faktorer
Trichodesmium spelar en viktig roll i havets biogeokemi. Den uppskattas stå för en mycket stor andel av den biologiska kvävefixeringen i tropiska och subtropiska oceaner — uppskattningar varierar, men i vissa studier motsvarar dess bidrag en betydande del av det totala kvävet som tillförs öppet hav. Detta påverkar primärproduktionen och näringstillgången i stora delar av världshaven.
Tillväxten begränsas ofta av tillgången på spårämnen och näringsämnen, särskilt järn och fosfor. Sändning av mineralstoft från land (till exempel sahariskt damm över Atlanten) kan tillföra järn och gynna blomningar av Trichodesmium. Temperatur, ljus och cirkulation påverkar också utbredning och intensitet av blomningarna.
Upptäckt, mätmetoder och klimatkoppling
Forskare studerar Trichodesmium med mikroskopi, molekylära markörer (t.ex. nifH-genen för nitrogenas), isotopmetoder (15N2-inkorporation) och fjärranalys från satelliter som kan detektera stora blomningar via färg- och ytstrukturförändringar. Laboratoriestudier och fältmätningar används för att förstå dess dagliga cykler för fotosyntes och kvävefixering.
Klimatförändringar kan påverka utbredningen av Trichodesmium — varmare hav, förändrad cirkulation och förändringar i näringstillförsel kan både gynna och begränsa dess förekomst beroende på region. Eftersom organismen är kopplad till kvävecykeln och därmed till kolcykeln, har förändringar i dess abundans potentiellt vidare konsekvenser för havets produktivitet och koldioxidupptag.
Interaktioner och konsekvenser
Trichodesmium fungerar som en näringskälla för andra organismer och kan gynna lokala plankton- och fiskpopulationer genom att öka kvävetillgången. Samtidigt kan mycket täta blomningar leda till syrebrist vid sönderfall och i vissa fall påverka lokala ekosystem negativt. Vissa studier indikerar att vissa stammar kan producera bioaktiva ämnen som påverkar andra organismer, men Trichodesmium är inte generellt känd som en huvudkälla till de välkända algtoxinerna i kustnära blomningar.
Forskning och nyttovärde
Trichodesmium är ett viktigt studieobjekt för att förstå havets näringskretslopp och hur kväve tillförs öppet hav. Kunskap om dess fysiologi, näringsbegränsningar och svar på miljöförändringar hjälper till att förbättra modeller för havens produktivitet och globala biogeokemiska cykler.
Sök