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Jun 03, 2023

Die Produktivität des Meeres mit dem Meer verbinden

Scientific Reports Band 5, Artikelnummer: 14883 (2015) Diesen Artikel zitieren 4081 Zugriffe 70 Zitate 15 Altmetrische Metrikdetails Platzende Blasen an der Meeresoberfläche erzeugen Salzwasser in der Luft

Scientific Reports Band 5, Artikelnummer: 14883 (2015) Diesen Artikel zitieren

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70 Zitate

15 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Platzende Blasen an der Meeresoberfläche erzeugen in der Luft schwebende Salzwasser-Sprühtröpfchen, die wiederum klimakühlende Meeresdunst- und Wolkenschichten bilden. Das Reflexionsvermögen und die letztendliche Kühlwirkung dieser Schichten werden durch die Wasseraufnahmeeigenschaften des Sprays bestimmt, die durch das Mitreißen von organischem Material (OM) der Meeresoberfläche in die Lufttröpfchen verändert werden. Wir präsentieren neue Ergebnisse, die eine klare Abhängigkeit der OM-Massenfraktionsanreicherung im Meeresspray (OMss) von der Phytoplanktonbiomasse, bestimmt aus Chlorophyll-a (Chl-a) und der Nettoprimärproduktivität (NPP), veranschaulichen. Der Korrelationskoeffizient für OMss als Funktion von Chl-a stieg von 0,67 auf einer täglichen Zeitskala auf 0,85 auf einer monatlichen Zeitskala. Als Funktion des NPP wurde eine noch stärkere Korrelation gefunden, die auf einer monatlichen Zeitskala auf 0,93 anstieg. Wir vermuten, dass die beobachtete Abhängigkeit auf das Absterben der Blüte zurückzuführen ist, das durch biologische Prozesse im Nanomaßstab (z. B. Virusinfektionen) verursacht wird und große Mengen an übertragbarem OM freisetzt, das aus Zelltrümmern, Exsudaten und anderen kolloidalen Materialien besteht. Dieses OM führt durch Aggregationsprozesse zu einer Anreicherung der Gischt und zeigt damit einen wichtigen Zusammenhang zwischen der biologisch bedingten Beendigung der Planktonblüte, der Meeresproduktivität und der Veränderung der Gischt mit potenziell erheblichen Auswirkungen auf das Klima.

Das Meeresaerosol erzeugt Dunst- und Wolkenschichten über einem riesigen Ozean, der mehr als 70 % der Erdoberfläche bedeckt. Kleine Veränderungen selbst in Schichten mit niedriger Albedo, die diese relativ dunkle Oberfläche überlagern, können tiefgreifende Auswirkungen auf den globalen Strahlungshaushalt und den Klimawandel haben. Die Anreicherung der Massenanteile organischer Substanz im Meeresspray-Aerosol (OMss, hier definiert als der Prozentsatz der OM-Masse im Meeresspray im Verhältnis zur gesamten OM-Masse plus Meersalzmasse) beeinflusst die globale Albedo durch Veränderung des Reflexionsvermögens von Meeresdunst1 und Wolkenschichten2. Jüngste Ergebnisse3 belegen, dass ein relativ konstanter Kohlenstoffspeicher an der Meeresoberfläche die OMss steuert und nicht die Biomassehäufigkeit oder die biologische Produktivität, und dass der konstante Pool zu einem konstanten Submikrometer-OMss-Anteil an Meeressprayaerosolen in der Größenordnung von 10 % führt. OM im Meeresaerosol verändert die Albedo dieser Schichten aufgrund seines Einflusses auf die hygroskopischen Eigenschaften erheblich4. Jüngste Studien führen zu gegensätzlichen Perspektiven hinsichtlich des relativen Beitrags von wasserlöslichem OM (WSOM) und wasserunlöslichem OM (WIOM) zu OMss im primär produzierten Meeresspray-Aerosol5 aus dem Blasenplatzungsprozess und seinen letztendlichen Eigenschaften zur Bildung von Wolkentröpfchen6,7.

Blasenvermittelte Sprühproduktionsstudien in einem Schiffslabor, das während einer Phytoplanktonblüte im Nordostatlantik unterwegs war, ergaben eine WIOM-Anreicherung von bis zu 80 % in der Meeresspray-Aerosolmasse im Submikronbereich8, während andere Studien mit Laborkulturen von Mikroalgen7 Anreicherungen von weniger als 30 % berichten. Die Analyse der Anreicherungsfraktionen als Funktion der biologischen Aktivität unter Verwendung von Änderungen der Chlorophyll-a (Chl-a)-Konzentration als Ersatz für die photosynthetische Primärproduktion an der Oberfläche führte ebenfalls zu widersprüchlichen Ergebnissen. Satellitenmessungen von Chl-a9,10 ergaben eine signifikante Korrelation zwischen der Anreicherung von Chl-a und damit der biologischen Aktivität, was zur Entwicklung von Anreicherungsparametrisierungen für globale Modelle führte; Allerdings fanden andere Studien3, die den momentanen Chl-a-Gehalt mit OMss in Verbindung brachten, keinen Zusammenhang und berichteten, dass der Gehalt an organischem Kohlenstoff in frisch ausgestoßenem Meeresgischt-Aerosol praktisch konstant bei 5 % lag, trotz erheblicher Schwankungen der Chl-a-Werte im Meerwasser. Die ersteren Studien wurden über dem Nordostatlantik durchgeführt, während die letzteren im Nordwestatlantik südwestlich von Massachusetts und im pazifischen Kalifornien durchgeführt wurden. In der letztgenannten Studie stellten sie3 fest, dass die chemische Zusammensetzung der organischen Meeresgischtstoffe bei Bedingungen mit niedrigem bis hohem Chlorophyllgehalt unverändert blieb. Basierend auf den obigen Ergebnissen wurde der Schluss gezogen, dass die primäre organische Aerosolproduktion im Ozean durch das statische DOC-Reservoir (Dissolved Organic Carbon) reguliert wird und dass folglich die OMss- und Wolkenkeimbildungsaktivität des entstehenden Meeresspray-Aerosols über dem globalen Ozean relativ konstant ist.

Wir haben zwei Arten von Experimenten durchgeführt: eines, das einen mehrjährigen Datensatz erstellte, der den Zeitraum vom 1. Januar 2009 bis zum 30. September 2011 umfasste und drei Phytoplankton-Blüteperioden abdeckte, während gleichzeitig ein kontinuierliches Messprogramm von OM, Meersalz und OMss in Verbindung mit einem täglichen Zeitskaliger Reanalyse-Datensatz von satellitengestützten biologischen Proxy-Ergebnissen (d. h. Chl-a und Netto-Primärproduktivität – NPP, – siehe Abschnitt „Methoden“); und ein zweiter Typ umfasst diskrete Experimente zum Platzen von Blasen in Labortanks mit Wasser, das in der Phytoplanktonart E. huxleyi kultiviert wurde, einer der am häufigsten vorkommenden Arten im Nordostatlantik. Beide Experimente wurden an der atmosphärischen Forschungsstation Mace Head11 durchgeführt, einer globalen atmosphärischen Beobachtungsstation der Weltorganisation für Meteorologie im Nordosten des Atlantiks, die die einmalige Gelegenheit bot, den umfangreichsten Datensatz zur OMs-Anreicherung im Meeresspray-Aerosol zu sammeln, das in der Luft von hochproduktiven Orten aus transportiert wird Meeresgewässer mithilfe modernster Aerosol-Massenspektrometrie. OM- und Meersalzkonzentrationen wurden aus Messungen der hochauflösenden Flugzeit-Aerosol-Massenspektrometrie (AMS) abgeleitet. Für die OM-Messungen wurden Standardmess- und Kalibrierungsverfahren12,13 angewendet, mit der modifizierten Analyse zur Ableitung der Meersalzkonzentration14. Der Meeresspray-Anreicherungsfaktor wurde als Verhältnis der organischen Substanz und des gesamten Meeressprays berechnet. Für die blasenvermittelten Mesokosmen-Experimente wurden Phytoplanktonarten in natürlichem Meerwasser mit geringem Bakteriengehalt unter Verwendung von blasenvermittelten Sprühproduktionstanks kultiviert, die denen ähnelten, die in früheren Schiffsexperimenten inmitten von Planktonblüten verwendet wurden8.

Sowohl in Umgebungsluftexperimenten als auch in Blasentankexperimenten beobachteten wir das Auftreten auffälliger OM-Anreicherungsausbrüche (Abb. 1). Während dieser Ausbrüche stieg die absolute Submikron-OM-Massenkonzentration in der Umgebung um das Zehnfache und überstieg ~4 μg m−3, während OMss 95 % überstieg. In ähnlicher Weise überstiegen die OMss in den Bubble-Tank-Kulturexperimenten während der OM-Ausbrüche 95 % und die Massenkonzentrationen, skaliert auf die Partikelanzahlkonzentrationen in der Umgebungsluft, näherten sich ebenfalls einer äquivalenten Konzentration von 4 μg m−3 (die tatsächlichen Konzentrationen lagen bei mehr als 20 μg). m−3). Bei den Umgebungsanreicherungsausbrüchen waren die Umwelt- und biologischen Proxydaten mit geringfügig höheren Chl-a-Konzentrationen und geringfügig niedrigeren Windgeschwindigkeiten vergleichbar (siehe Abbildungslegende), während in den Mesokosmos-Experimenten die Phytoplanktonhäufigkeit, Chl-a und gelöste organische Materie (DOM) gemessen wurden. und partikuläre organische Materie (POM) waren im Fall der Nicht-Explosion alle deutlich höher.

Die Darstellungen in der linken und rechten Spalte beziehen sich auf Experimente mit niedrigem OMss bzw. „Explosionen“ mit hohem OMss.

(Obere Reihe) OM- und Meersalz-Massenkonzentration und OMss für Umgebungsluftereignisse. Diese Ereignisse liegen für die Meeresluft im August 2009 unter Bedingungen ähnlicher biologischer Aktivität im Abstand von 10 Tagen, wobei Chl-a als Indikator und die Meeressprayproduktion anhand der Windgeschwindigkeit quantifiziert wurden: Für das Ereignis mit geringer Anreicherung betrug Chl-a 0,82 μg L− 1 und die Windgeschwindigkeit betrug 14 ms−1, während für den Fall hoher Anreicherung Chl-a 0,95 μg L−1 und die Windgeschwindigkeit 11 ms−1 betrug. (2. Reihe) OM- und Meersalz-Massenkonzentration und OMss für Mesokosmos-Experimente. Für das Mesokosmos-Experiment mit geringer Anreicherung betrugen die Zelldichte Chl-a, DOC und POC 108 ml-1, 20,6 μg L-1, 111 μM bzw. 332 μM, während für das Mesokosmos-Experiment mit hoher Anreicherung die Zelldichte Chl-a betrug , DOC und POC betrugen 105 Zellen ml-1, 5 μg L-1, 140 μM bzw. 21 μM. (3. Reihe) Prozentsatz von OM und Meersalz als Funktion der Sprühpartikelgröße, die während der Mesokosmos-Experimente mit dem Berner Impactor beprobt wurde. (Untere Reihe) Häufigkeitsverteilung des hygroskopischen Wachstumsfaktors (GF) für Mesokosmen-Experimente. GF ist die Zunahme der Partikelgröße, wenn die relative Luftfeuchtigkeit (RH) der Trägerluft von <10 % RH auf 90 % RH erhöht wird. Für reines Meersalz beträgt der GF 2,2, während der GF für reines POM 1,1 beträgt. Die Abbildung zeigt, dass es sich bei dem Experiment mit geringer Anreicherung bei den Partikeln überwiegend um Meersalz mit einem geringeren Anteil an OM handelt, was zu einem GF führt, der etwas niedriger ist als bei reinem Meersalz (d. h. 1,85 für die größeren Partikel und 1,6 für die kleinsten). Für das Experiment mit hoher Anreicherung, bei dem der prozentuale Massenbeitrag mit der Partikelgröße zunimmt, tritt ein dominanterer, sehr hydrophober Modus bei GF = 1,1 stärker hervor.

Dargestellt ist auch die chemische Zusammensetzung (OM und Meersalz), gemessen in vier Größenbereichen, die mit einem Cascade Impactor15 für eine Größe von 60 nm bis 1 μm und dem hygroskopischen Wachstumsfaktor (GF-siehe Methoden) für 35 nm, 50 nm, 75 nm entnommen wurden. 110-nm- und 165-nm-Partikel für die beiden ausgewählten Bubble-Tank-Experimente. In den Impaktordaten liegt OMss ohne die Anreicherungsexplosion über die vier Stufen zwischen 3 % und 18 %, während im Fall der Anreicherungsexplosion die Anreicherung von 25 % bei den größten Größen auf über 90 % bei den kleinsten Größen ansteigt. Ein ähnliches Muster beim hygroskopischen Wachstum ist bei einer monomodalen Häufigkeitsverteilung von GF zu beobachten, die sich auf 1,85 (sehr hygroskopisch) konzentriert und eine interne Mischung aus überwiegend Meersalz und einer Minderheit von OM-Material für den Fall einer geringen Anreicherung und für eine hohe Anreicherung die tiefgreifende Verschiebung widerspiegelt in GF auf 1,1 (d. h. kaum hygroskopisch), wenn die Partikelgröße abnimmt und die Anreicherung zunimmt.

Die Bedeutung dieser Experimente besteht darin, dass sie zum ersten Mal zeigen, dass die OMss-Ausbrüche sowohl in Umgebungsluftexperimenten als auch in Laborexperimenten auftreten, und sie bestätigen nicht nur, dass OMss-Beiträge 95 % Submikrometermasse erreichen können und gleichzeitig zu OM in der Umgebungsluft führen Die Massenbeiträge sind 10-fach höher als in anderen Studien berichtet, sie zeigen jedoch auch eine Variabilität von etwa einer Größenordnung bei OMss, wiederum im krassen Gegensatz zur Studie von Quinn et al.3. Vielleicht noch auffälliger ist, dass die Ausbrüche in einem Muster auftreten, das unabhängig von momentanen Produktivitätsmarkern und vom Wind erzeugten Antrieben ist, sowohl bei den Labor- als auch bei den Umgebungsluftexperimenten. Während die fehlende Korrelation zwischen OMss und Markern für die momentane Produktivität mit den Ergebnissen von Quinn et al.3 übereinstimmt, stehen sowohl die große absolute OM-Konzentration als auch die Variation des OMss und die Größe des OMss in starkem Kontrast zu ihren Ergebnissen.

Um den Zusammenhang zwischen Anreicherung, Phytoplanktonbiomasse (als Chl-a-Konzentrationen) und Produktivität (als NPP) weiter zu untersuchen, wurde der mehrjährige Datensatz für eine ausgewählte Region (zwischen 47°N-57°N und 14°W-24) analysiert °W, siehe Abb. 2) windaufwärts von Mace Head. Die sauberste Luftmasse mit der geringsten kontinentalen und/oder anthropogenen Kontamination in der Region ist eine maritime Polarluftmasse. Daher wurden nur diese Luftmassen für die Analyse der Zusammensetzung der Meeresgischt ausgewählt. Um die Sauberkeit der Meeresluftmassen sicherzustellen, wurde auf die Daten ein zusätzliches Rußkriterium einer 1-stündigen durchschnittlichen Massenkonzentration von nicht mehr als 15 ng m−3 angewendet. Die Chl-a-Durchschnittswerte der ausgewählten Region wurden für die gleichen Zeiträume gefiltert, die diesen Kriterien für saubere Luft entsprachen. Die Luftmassencharakterisierung wurde mit einer Zeitauflösung von 6 Stunden durchgeführt und folglich wurde der Anreicherungsfaktor über den einstündigen Zeitraum um die Luftmassenklassifizierung herum gemittelt. Da die höchste Zeitauflösung von Chl-a 24 Stunden betrug, wurde angenommen, dass seine Konzentration für diesen bestimmten Tag konstant war. In Abb. 2 ist auch der Korrelationskoeffizient zwischen Chl-a und OMss mit einer Zeitverzögerung von 8 Tagen dargestellt, der die Regionen mit Biomassehäufigkeit veranschaulicht, die stark mit der in Mace Head gemessenen Anreicherung korrelieren. Zuvor wurde festgestellt10, dass eine Zeitverzögerung von 8 Tagen zu einer maximalen Korrelation zwischen Chl-a und OMss führt und wurde als biologische Zeitverzögerung zwischen der maximalen Biomassehäufigkeit und der maximalen OMss im Sprühnebel angesehen10.

Die Korrelationskarte der Meeresspray-Anreicherung, gemessen bei Mace Head und Chl-a über dem Nordostatlantik.

Die Pixelgröße beträgt 0,042° (~5 km). Die Korrelation wurde aus der täglichen Massenfraktionsanreicherung und den Chl-a-Werten für den Zeitraum 2009–2011 berechnet. Berücksichtigt wurden nur saubere maritime Polarluftmassen. In dieser Analyse wurde die 8-tägige Verzögerung zwischen der Anreicherung und Chl-a verwendet. Das graue Kästchen stellt einen Bereich von 47°N-57°N und 14°W-24°W10 dar. Die Karte wurde mit IGOR Pro 6 erstellt.

Das Ausmaß und die Variation von OMss werden auch in der Analyse des 3-Jahres-Datensatzes deutlich, wie in Abb. 3 dargestellt, wo die OMss-Werte von 4 % im Winter auf über 90 % im Sommer ansteigen, während Chl-a von 0,2 mg m− ansteigt 3 bis 0,96 mg m−3 und NPP von 161 mgC m−2 d−1 bis 1234 mgC m−2 d−1. Natürlich würde der aus AMS-Messungen abgeleitete OM-Anteil auch den sekundären OM-Beitrag umfassen. Bisher gibt es keine zuverlässige Methode zur routinemäßigen Trennung von primärem und sekundärem Meeresaerosol OM, da diese insbesondere nach der Alterung die gleichen Eigenschaften aufweisen könnten16. Dennoch würde selbst ein hoher sekundärer Beitrag das Gesamtbild nicht wesentlich verändern. Zur Veranschaulichung: Während der warmen, sonnigen Sommerperiode, in der mit einem hohen sekundären Beitrag zu rechnen ist, würde eine außerordentlich hohe Klassifizierung von OM als sekundäres organisches Aerosol von 70 % nur zu einer Reduzierung von OMSS um etwa 15 % führen, da ein hoher OMSS in Solche Zeiträume werden durch kontextabhängig hohe OM- und niedrige Meersalzkonzentrationen bestimmt. OM-Variationen könnten einen größeren Einfluss auf niedrige OMSS-Werte haben, die während der Winterperiode auftreten. Dennoch wird erwartet, dass der Beitrag von sekundärem OM im Winter minimal ist, was letztendlich zu einer unbedeutenden Auswirkung auf OMss führt. Mit anderen Worten: Der sekundäre Beitrag könnte die OMss über alle Jahreszeiten hinweg um nicht mehr als 15 % verringern und den beobachteten jährlichen Trend unverändert lassen. Dies ist in Abb. 3 dargestellt.

Zeitliche Saisonalität von OMss in Meeresspray-Aerosol, Meerwasser-Chlorophyll-a (Chl-a) und Nettoprimärproduktion (NPP).

Die fetten Linien von OMs stellen mittlere Konzentrationen dar, Kästchen zeigen das 25–75 %-Perzentil und die Schnurrhaare zeigen das 10–90 %-Perzentil. Der graue Bereich stellt eine Verringerung der primären OMs dar, die auf einen möglichen Beitrag sekundärer OMs zur gesamten organischen Substanz zurückzuführen ist. Der sekundäre OM-Beitrag wurde aus Daten von Ceburnis et al.55 abgeleitet und liegt je nach Monat zwischen 22 % und 74 %.

Die kürzeste mithilfe der Satellitendaten analysierte Zeitskala betrug einen Tag und führte zu einem Korrelationskoeffizienten zwischen Chl-a und OMss von R = 0,67 (Abb. 4), während bei den Bubble-Tank-Experimenten keine Korrelation in momentanen Zeitskalen beobachtet wurde. Darüber hinaus zeigt Abb. 4, dass mit der Verlängerung der Zeitskala auf eine Woche die Korrelation auf 0,76 und über einen Zeitraum von einem Monat auf 0,85 zunahm, während NPP wiederum über einen Zeitraum von einem Monat eine Korrelation von 0,93 aufwies, was bestätigt, dass OMss ist weder konstant noch unabhängig von der biologischen Aktivität.

(a) Streudiagramm der Meeresspray-OMss als Funktion von Chl-a für tägliche, wöchentliche und monatliche zeitliche Auflösungen und NPP für monatliche zeitliche Auflösung; (b) Korrelationskoeffizient als Funktion der zeitlichen Auflösung biologischer Indikatoren.

Das oben erwähnte Korrelationsmaximum für monatliche Durchschnittskonzentrationen, kombiniert mit den Beobachtungen einer 26-tägigen „Boom-Bust“-Zeitskala des biologischen Zyklus, die mit der Blütendynamik verbunden ist, wie kürzlich von Lehahn et al.17 dargestellt, legt nahe, dass die maximale Korrelation auf einer längeren Zeitskala auftritt als 8 Tage und möglicherweise ist der Höhepunkt des OMss eher mit dem Abklingen der Blüte als mit einer Wachstumsphase verbunden.

Dieser Vorschlag wird hier durch die Untersuchung der Frequenzfunktion des Korrelationskoeffizienten für NPP gestützt, die über den Gitterbereich von 44° und 50° N und –10° und –29° W (der Bereich, über den sich die Trajektorien während der stärksten OM-Fahnen fortbewegen) aufgenommen wurde Zeitverzögerungen von 0, 8, 16 und 24 Tagen. Abbildung 5 veranschaulicht die Korrelation zwischen NPP und OMss über das ausgewählte Gitter und veranschaulicht, dass die Korrelationskoeffizientenverteilungsfunktion sowohl enger wird als auch sowohl die Amplitude als auch den Spitzenverteilungswert erhöht, wenn die Zeitverzögerung von 0 auf 16–24 Tage erhöht wird. Dies deutet auf eine maximale Korrelation zwischen OMss und NPP für das letzte Drittel einer typischen Blütelebensdauer hin, oder mit anderen Worten, die maximale Korrelation wird eher für das Absterben der Blüte als für den Absterben der Blüte beobachtet. Die Breite der Verteilungsfunktion und das Fehlen einer mittleren Korrelation, die so hoch ist wie bei den Durchschnittswerten über wöchentliche und monatliche Zeitskalen in den Abbildungen 3 und 4, ist höchstwahrscheinlich auf Blüten zurückzuführen, die typischerweise auf der Mesoskala von etwa 200 km aktiv sind Größe 16, zunehmende und abnehmende Bewegungen sind nicht mehr synchron zueinander.

Räumliche Verteilung des Korrelationskoeffizienten zwischen OMss und NPP für eine Zeitverzögerung von 0 Tagen (links) und für eine Zeitverzögerung von 24 Tagen (Mitte) an jeder Gitterzelle in Windrichtung von Mace Head.

Die Häufigkeitsverteilung der Korrelationskoeffizienten wird auch (rechts) für einen Bereich mit den Gitterkoordinaten 44° und 50° N und –10° und –30° W (der Bereich, über den sich die Trajektorien während der stärksten OM-Fahnen advezieren) für Zeitverzögerungen von 0, 8 angezeigt , 16 und 24 Tage. Die Karten wurden mit IGOR Pro 6 erstellt.

Sowohl theoretische als auch experimentelle Studien legen nahe6,8,18,19,20,21, dass OMss in Meeresgischt durch unlösliche Gelkolloide verursacht wird, die ein Material bilden, das sich durch oberflächenaktive Eigenschaften und nanoskalige Partikel (<200 nm) auszeichnet, die Bestandteile von DOM sind , wie Viren und Zellfragmente aufgrund von Zelltod oder Zellplatzen aufgrund einer Virusinfektion. Dies bedeutet, dass die Selbstaggregation, bei der unlösliche Tenside entstehen, der Schlüsselprozess für OMss in Meeresgischt ist. DOM und POM im Ozean befinden sich in einem dynamischen Gleichgewicht, da die Anreicherung von DOM Aggregationsprozesse induziert, die zur Produktion von POM führen, während die Partikelauflösung durch extrazelluläre enzymatische Aktivitäten die Verschiebung von POM zu DOM22 bestimmt. Die Aggregationseigenschaften von marinem OM können auf eine Reihe von Faktoren zurückzuführen sein, darunter das Vorhandensein von Metallen, dynamische Bedingungen der Ozeane, UV-Strahlung und chemische Zusammensetzung23. Darüber hinaus wird in mehreren Studien die Rolle der prokaryotischen Aktivität und der Zelllyse bei der Bildung eines solchen kolloidalen gelbildenden Materials vorgeschlagen24,25,26. Tatsächlich stützen unsere Experimente zum Platzen von Blasen die oben genannten Vorschläge, indem sie Anreicherungsfaktoren im feinen Aerosol in der Größenordnung von 200 für Viren, 30 für Prokrayoten, 100.000 für Lipide, Kohlenhydrate und Proteine ​​und 15.000 für DNA aufdecken. Der Anreicherungsfaktor im feinen oder Submikron-Meeresspray betrug typischerweise mehr als das Zehnfache des im groben Modus.

Während diese Prozesse derzeit kaum verstanden werden, deuten immer mehr Beweise darauf hin, dass biologische Prozesse, die die Zelllyse bestimmen, einschließlich Virusinfektionen, eine entscheidende Rolle im Prozess der Umwandlung lebender Biomasse in Zelltrümmer und in der DOM-Dynamik (z. B. zytoplasmatisches Material) spielen könnten17,27 ,28,29,30. Unter den biologischen Prozessen, die für die Freisetzung von Zelltrümmern und DOM aus Phytoplanktonblüten verantwortlich sind, können Beweidung und Virusinfektionen eine dominierende Rolle spielen30,31. Die Blüte des marinen Phytoplanktons dauert im Allgemeinen einige Wochen und diese biologischen Prozesse können für den Rückgang von 50–100 % des Phytoplanktons verantwortlich sein. Zooplankton kann beim Weiden von Phytoplankton durch unsachgemäße Fütterung etwa 30 % der aufgenommenen Biomasse als DOM freisetzen.

Viren spielen sowohl im globalen als auch im kleinräumigen biogeochemischen Kreislauf eine wichtige Rolle und beeinflussen die Gemeinschaftsstruktur und das Ende der Phytoplanktonblüte. Viren sind in der Tat die zahlreichsten „Lebensformen“ in aquatischen Systemen, sie sind mindestens zehnmal so groß wie die Gesamtzahl der Bakterien und Archaeen und kommen in Meeresgewässern mit einer Häufigkeit von etwa 108 bis 1010 L−1 vor. Angesichts der Tatsache, dass der überwiegende Teil der Biomasse in den Ozeanen aus Mikroorganismen besteht, wird erwartet, dass Viren und andere prokaryotische und eukaryotische Mikroben eine wichtige Rolle in biogeochemischen Prozessen spielen werden.

Virusinfektionen im Meeresplankton können lysogen (virale Genome werden in die Genome ihrer Wirte integriert) oder lytisch (was zum Platzen der Wirtszellen führt) sein und häufig zum Tod des Wirts führen. Somit stellen lytische Infektionen eine wichtige Todesursache für marines Plankton dar.

Die meisten Meeresviren infizieren hauptsächlich Prokaryoten, gefolgt von Mikroalgen, die zu den am häufigsten vorkommenden eukaryotischen Organismen im Ozean gehören27,32. Die virusbedingte Mortalität von Bakterioplankton und Phytoplankton liegt oft im Bereich von 10–30 %, kann aber 100 % erreichen33,34. Epidemiologische Modelle sagen voraus, dass die Virusinfektionsrate mit zunehmender Wirtszelldichte steigt, da die Infektion eine direkte Funktion der Begegnungsrate zwischen einem Krankheitserreger und seinem Wirt ist und man annimmt, dass die Wirtsdichte einen Großteil der lytischen Reaktion steuert. Aus diesem Grund lieferten verfügbare Studien Hinweise darauf, dass die Virushäufigkeit und die Bedeutung von Viren für die Infektion und Tötung ihrer Wirte mit der Produktivität der Wassermassen zunimmt, wobei der höchste Prozentsatz infizierter Zellen in stark eutrophen Ökosystemen auftritt35. Der Zusammenbruch der Phytoplankon-Blüte tritt auf, wenn die viralen Lyseraten die spezifischen Wachstumsraten des Wirts übersteigen. Diese Art der Interaktion wird als Kontrolle durch „Reduktion“30 bezeichnet. Überzeugende Beweise dafür, dass Viren am Absterben der Algenblüte beteiligt sind, stammen aus Beobachtungen eines hohen Anteils (10–50 %) der Zellen, die am Ende der Blüte von Aureococcus anophagefferens36, Heterosigma akashiwo37 und Emiliania huxleyi38 sichtbar infiziert waren (mittels TEM). Ein weiterer Beweis für die virale Kontrolle des Phytoplanktons ergibt sich aus der Division empirischer Schätzungen der Virusproduktion durch die Burst-Größe, was darauf hindeutet, dass die virale Lyse für 7 bis 100 % der Mortalität von Phaeocystis globosa39 und E. huxleyi40 während der Blüteereignisse verantwortlich sein kann. Wenn Virusinfektionen des Phytoplanktons zum Platzen infizierter Zellen führen, wird deren Zellinhalt freigesetzt30,41, was dazu führt, dass Partikel und Kolloide im Submikronbereich (z. B. Zellwandfragmente und intrazelluläre organische Verbindungen) in Oberflächengewässer freigesetzt werden27,33. Es ist auch bekannt, dass Phytoplanktonblüten als Reaktion auf Stress exopolymere Substanzen30 produzieren, die zum variablen und vielfältigen OM-Pool beitragen.

Windgetriebene Dynamik, die zur Blasenbildung führt, ist vielleicht der effektivste Weg, um die Selbstaggregation und die Bildung von Schaum-Tensid-Schichten auf der Meeresoberfläche zu fördern, die zu OMss führen. Der signifikante Unterschied zwischen unseren Ergebnissen und denen, die eine niedrige und invariante Anreicherung berichten, die durch das DOC-Reservoir kontrolliert wird3, könnte auf das Fehlen windgetriebener Dynamik in diesen Experimenten zurückzuführen sein. Der Unterschied könnte teilweise auch artenbedingt sein: in den blühenden Gewässern des Nordostatlantiks, gekennzeichnet durch niedrigere Chl-a- und ähnliche POC- und DOC-Konzentrationen (1,4 ± 0,8 μg L−1, 12 ± 6 μM C, 54 ± 20 μM). Im Vergleich zu den Gewässern des Nordwestatlantiks und des Pazifiks wurden OMss-Werte festgestellt, die variabel und weit über 35 % waren, was auf die Möglichkeit hindeutet, dass die in Regionen mit sehr hoher Chl-a-Konzentration beobachtete sehr geringe und konstante Anreicherung3 darauf zurückzuführen sein könnte die Produktion von OM, dem es an aggregierenden oberflächenaktiven Eigenschaften mangelt. Ein solches Szenario könnte beispielsweise durch das Fehlen signifikanter Virusinfektionen und die anschließende Freisetzung von kolloidalem Material und Zelltrümmern entstehen.

Die mit zunehmender Zeitspanne zunehmende Korrelation zwischen OMss und biologischen Aktivitätsindikatoren stützt das Konzept, dass die Produktion von OM und seine Massenanteilanreicherung im Sprühnebel tatsächlich stark mit dem Grad der biologischen Aktivität des Oberflächenwassers korreliert; Allerdings scheint die Produktion von OM eher mit dem Verfall und der Zelllyse der Blüte als mit dem Lebenszyklus zusammenzuhängen – dem Schwinden von Prokaryoten (Bakterien und Archaeen) und Phytoplankton aufgrund von Virusinfektionen nach der Wachstumsphase. Insbesondere stimmen diese Ergebnisse mit der Zeitverzögerung zwischen dem Beginn der Phytoplanktonblüte (von der allgemein angenommen wird, dass sie auftritt, wenn die Chl-a-Konzentrationen den Schwellenwert von 1 μg L−1 überschreiten) und der Zunahme von Prokaryoten, die die Phytoplankton-Exsudate nutzen können, überein die Fähigkeit von Viren, lebende Zellen zu infizieren33,42. Diese Aspekte könnten dazu beitragen, zu erklären, warum die Phytoplankton-Biomasse (hier gemessen anhand der Proxy-Chl-a-Konzentration) in Oberflächengewässern eine Voraussetzung für die Freisetzung von organischen Partikeln im Submikronbereich, hauptsächlich wasserunlöslich, im Aerosol ist, dies aber nicht ist ausreichend, um den Prozess direkt zu bestimmen. Aggregierte biogene Materialien sind sowohl in den Bildern von Meeresgischt als auch von gefiltertem Wasser erkennbar; Es sind jedoch überwiegend feine (<10 μm) POC, die zum Meeresspray-OMss beitragen, wie durch 1H-Kernspinresonanz-Fingerprinting (1HNMR) sowohl von feinen POC- als auch von OM-Proben nachgewiesen wird8. Kolloide und Nanogele, die klein genug sind, um in die DOC-Betriebsdefinition zu fallen (organisches Material, dessen Größe klein genug ist, um einen 0,2-μm-Porenfilter zu passieren), tragen ebenfalls zur Anreicherung von Meeresspray bei. Wir gehen davon aus, dass die Viren, von denen berichtet wurde, dass sie zusammen mit dem Rückgang von E. huxleyi in den experimentellen Systemen exponentiell zunehmen, eine Größe im Bereich von 120 bis 180 nm aufweisen und zum DOC-Pool beitragen, da wir davon ausgehen, dass es sich offensichtlich um Partikel im Submikronbereich handelt, während der Rest davon ausgeht Es ist weniger wahrscheinlich, dass der gelöste OM-Pool zur Anreicherung des Meeresspray-Aerosols beiträgt. Die Identifizierung der biologischen Prozesse, die an der Beendigung der Phytoplanktonblüten beteiligt sind, einschließlich der Auswirkungen von Viren, ist entscheidend für die Quantifizierung ihrer Rolle in der DOM-Dynamik. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um mechanistische Beweise für die Wechselwirkungen zwischen diesen biotischen Komponenten zu liefern, die in der Lage sind, Produktionsimpulse von lebender und toter Biomasse zu erzeugen. Das Blütensterben bzw. seine Todesdisco ist nicht nur ein wesentlicher Bestandteil des klimabedingten Planktontanzes43, sondern spielt auch eine wesentliche Rolle im organischen Kohlenstoffkreislauf.

Die chemische Zusammensetzung des Aerosols wurde mit dem hochauflösenden Flugzeit-Aerosol-Massenspektrometer (AMS) von Aerodyne Research Inc. gemessen, das eine größenaufgelöste Zusammensetzungsanalyse von flüchtigen und halbflüchtigen Partikeln in Echtzeit ermöglicht12. Die Kombination aus Größe und chemischer Analyse der PM 1,0-Aerosolmassenbeladung mit schneller Zeitauflösung macht das AMS einzigartig und die Funktionstheorie ist gut etabliert. Zusammenfassend quantifiziert das AMS die chemische Zusammensetzung nicht feuerfester Aerosole und deckt wichtige anorganische Spezies wie Ammonium, Sulfat, Nitrat sowie organische Spezies ab13. Darüber hinaus haben neuere Arbeiten gezeigt, dass sowohl Meersalzmasse als auch primäre marine organische Masse aus dem hochauflösenden AMS14 ermittelt werden können. Die GF-Eigenschaften des Aerosols wurden mit einem Hygroskopischen Tandem-Differentialmobilitätsanalysator (H-TDMA)44 gemessen. Ein höherer GF weist auf mehr hygroskopische Partikel hin, die auf eine höhere Affinität zu Wasser zurückzuführen sind. Der Mace Head H-TDMA deckte eine „trockene“ RH von 20 % bis zu einer befeuchteten RH von 90 % ab. GFs wurden für Partikelgrößen von 35, 50, 75, 110 und 165 nm gemessen. Ein Inversionsalgorithmus wurde verwendet, um die GF-Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (PDF) abzurufen, angepasst an mehrere Ladeeffekte und andere erforderliche damit verbundene Korrekturen45.

Es wurde eine Reihe von Experimenten zur blasenvermittelten Aerosolproduktion mit unterschiedlichen Zelldichten durchgeführt und verschiedene Stadien der Wachstumsphase der Mikroalgenart Emiliania huxleyi untersucht. Die gewählten Zelldichten waren typisch für die Fülle, die mit natürlichen Blütebedingungen einhergeht. Während jedes Experiments wurden die Zellzahl und die Lebensfähigkeit regelmäßig getestet; Die Zellzahl wurde zu Beginn des Experiments mit einem Hämozytometer notiert. Die Anzahl der toten Zellen wurde während oder am Ende des Experiments gezählt, indem 2–3 Tropfen 0,1 % Evans-Blau-Farbstoff zu 20 ml der Probe hinzugefügt wurden46. Es wurden auch Proben für die Chl-a- (HPLC), Nährstoff- und DOC- und POC-Analyse gesammelt. WSOM und WIOM für ausgewählte Experimente wurden auch durch 1HNMR-Analyse analysiert.

In den Experimenten wurde ein luftdichter Tank aus hochwertigem Edelstahl (200 l Volumen) mit 100 l gefiltertem und UV-sterilisiertem Meerwasser gefüllt. Dieses Meerwasser wurde am Tag jedes Experiments frisch in der Nähe von Mace Head in Carna Bay, Grafschaft Galway, gesammelt. Die Proben wurden etwa 30 m vor der Küste entnommen. Für Licht sorgten kaltweiße Leuchtstofflampen (L 18W/865 Lumilux-Fluoreszenzlampen, Osram, Deutschland), die über der Wasseroberfläche im Tank angebracht waren und den Phytoplanktonkulturen ein konstantes Licht von 80 μmol Photonen m−2 s−1 (gemessen mit) lieferten ein Li Cor 1400 Datenlogger) bei 12 h:12 h Photoperiode. Luft wurde von der Oberseite des Tanks durch einen vertikal umlaufenden Wasserstrahl mit einer Durchflussrate von 20 l/min in das Wasser mitgerissen. Die mitgerissene Luft bildete Blasen, die wiederum an der Oberfläche platzten und Meeresgischt-Aerosol erzeugten.

Der Tank verfügte über mehrere Anschlüsse an der Oberseite, an denen verschiedene Analysegeräte angeschlossen waren: (1) ein AMS, das die chemische Zusammensetzung des Seesprays maß; (2) zwei 8-stufige Berner-Impaktoren, die etwa 6 Stunden lang montiert waren (0,060–16 μm Durchmesser), mit unterschiedlichen Probenahmesubstraten (Quarz und Tedlar), um die organischen und anorganischen Komponenten zu analysieren; (3) ein Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS), der Aerosolgrößenverteilungen (10–500 nm) maß; (4) ein Humidified Tandem Differential Mobility Analyzer (HTDMA), der den Aerosolwachstumsfaktor (35, 50, 75, 110 und 165 nm) maß.

Jedes Experiment wurde mehrere Tage lang durchgeführt, bis die Phytoplanktonkultur für tot erklärt wurde. Zwei Experimente wurden speziell zur Untersuchung der Algen-Virus-Interaktion unter Verwendung von Emiliania huxleyi (CCMP 1516) und Kokolithovirus EhV-86 mit entsprechenden Dichten von 105 Zellen ml–1 und 104 Viren ml–1 entwickelt, die in getrennten Chargen kultiviert und 4 Stunden vor der Inokulation inokuliert wurden in den Versuchstank überführt. In Algen-Virus-Experimenten wurde ein separater Kontrolltank mit der gleichen Phytoplanktonkultur und -dichte wie im Versuchstank, jedoch ohne Inokulation mit Viren, verwendet.

Tägliche Satellitendaten zur Chl-a-Konzentration auf der Meeresoberfläche wurden von MyOcean47 erfasst. Der vom ESA OC-CCI-Projekt erstellte globale Chl-a-Datensatz mit einer Auflösung von 4 km wurde verwendet und ist ein in der Klimaqualität konsistenter Datensatz, der unter Verwendung der neuesten und umfassendsten Kenntnisse über die Kalibrierung, Charakterisierung und Lage von Satellitensensoren sowie vollständige Zusatzdatensätze erstellt wurde , neueste Versionen von Modellen und Algorithmen. Die Fernerkundungsreflexionen von SeaWiFS, MODIS und MERIS wurden hinsichtlich der atmosphärischen Übertragung korrigiert, das Band auf SeaWiFS-Wellenbänder verschoben und zusammengeführt. Die Chl-a-Konzentration wurde mithilfe des OC4.V6-Algorithmus der NASA auf den OC-CCI-Fernerkundungsreflexionswerten48 berechnet. Auf die Sensordaten wurden Standardmaskierungskriterien zur Erkennung von Wolken oder anderen Kontaminationsfaktoren angewendet, z. B. Land, Wolke, Sonnenglitzer, atmosphärischer Korrekturfehler, hohe Gesamtstrahlung, großer Zenitwinkel der Sonne (70°), großer Zenitwinkel des Raumfahrzeugs (56°). ), Coccolithophore, negative Wasseraustrittsstrahlung und normalisierte Wasseraustrittsstrahlung bei 555 nm 0,15 Wm−2 sr−1 49. Die Qualität des Chlorophyllprodukts (mg m−3) wurde durch Vergleich der Satellitenabfrage mit entsprechenden In-situ-Daten bewertet. Die an den log10-transformierten Daten durchgeführte Analyse führt zu einer Abweichung von –0,01910 und einem RMS von 0,30300 (siehe MyOcean Quality Information Document: MYO2-OC-QUID-009–056–057–058–059-V2.050).

Aus diesem globalen Datensatz haben wir das Chlorophyllfeld unseres Untersuchungsgebiets (29°-7°W; 44°-60°N) vom 1. Januar 2009 bis zum 31. Dezember 2011 extrahiert. Dazu wurde die Mehrkanal-Singular-Spektralanalyse (M-SSA) verwendet Füllen Sie tägliche Lücken in den Chlorophyllkarten aufgrund von Wolkenbedeckung oder anderen Umweltfaktoren. Die Methode nutzt sowohl zeitliche als auch räumliche Korrelation, um die fehlenden Punkte zu füllen (Einzelheiten zur Methode finden Sie in Anhang A von Rinaldi et al.10).

Der in diesem Artikel verwendete NPP-Datensatz wurde von der Ocean Productivity-Webseite51 bezogen. Wir haben das PP-Standardprodukt ausgewählt, das mithilfe des Vertically Generalized Production Model (VGPM)52 berechnet wurde. Für das VGPM ist die Nettoprimärproduktion eine Funktion des Chlorophylls, des verfügbaren Lichts und der Photosyntheseeffizienz. Dieses Standardprodukt wird anhand von MODIS-Chlorophyll- und Temperaturdaten, SeaWiFS PAR und Schätzungen der Tiefe der euphotischen Zone anhand eines von Morel und Berthon53 entwickelten Modells berechnet, das auf der Chlorophyllkonzentration basiert.

Meerwasserproben wurden auf Anodisc-Filtern mit 25 mm (20 nm Porengröße) filtriert. Um die Virus- und Prokaryontenhäufigkeit im Aerosol zu bestimmen, wurde jeder Quarzfilter der Größenklasse (der während Blasenplatzexperimenten unter Verwendung eines fünfstufigen Berner-Impaktors mit 80 l/min im Größenbereich von 0,05–10 μm etwa 3–12 Stunden lang gesammelt wurde) homogenisiert in sterilem und virenfreiem MilliQ-Wasser (vorgefiltert auf Filter mit einer Porengröße von 0,02 μm) und die Proben wurden dann mit Ultraschall und Pyrophosphat (5 mM Endkonzentration) behandelt, um Viren und Prokaryoten abzutrennen. Aerosolproben wurden dann 10 Minuten lang bei 800 g zentrifugiert und der Überstand auf Anodisc-Filtern mit 25 mm (20 nm Porengröße) filtriert. Alle Anodisc-Filter wurden dann mit 20 μl SYBR Green I (20-fach verdünnt in MilliQ-Wasser, optische Dichte bei 495 nm ca. 1,3) für 15 Minuten im Dunkeln angefärbt und zweimal mit 1 ml MilliQ-Wasser gespült (um die Fluoreszenz zu eliminieren). Hintergrundgeräusche). Die Filter wurden mit einer Anti-Fade-Lösung (50 % Phosphatpuffer [6,7 mM, pH 7,8] und 50 % Glycerin mit 0,25 % Ascorbinsäure) auf Objektträgern montiert und mittels Epifluoreszenzmikroskopie unter Verwendung eines Zeiss Axioplan-Mikroskops, ausgestattet mit einer 50-W-Lampe, analysiert . Um die Unsicherheiten bei der Virus- und Prokaryontenzahl aufgrund der geringen Häufigkeit in Aerosolproben zu verringern, wurden mindestens 100 optische Felder bei 1000-facher Vergrößerung untersucht.

Meerwasserproben wurden auf Filter mit einer Porengröße von 10 μm und dann auf Filter mit einer Porengröße von 0,2 μm aus Polycarbonat vorfiltriert. Jeder Quarzfilter der Größenklasse, der zum Sammeln von Aerosol während Blasenplatzexperimenten verwendet wurde, wurde in sterilem und virenfreiem MilliQ-Wasser (vorgefiltert auf Filter mit einer Porengröße von 0,02 μm) homogenisiert und die Proben wurden dann mit Ultraschall behandelt. Kohlenhydrat-, Protein- und Lipidbestimmungen sowohl in Aerosol- als auch in Meerwasserproben wurden spektrophotometrisch gemäß den zuvor beschriebenen Verfahren durchgeführt54. Die Analysen der Gesamt-DNA in Aerosol- und Meerwasserproben wurden fluormetrisch unter Verwendung von SYBR Green I als Fluorochrom nach RNA-Verdau mit RNase (DNase-frei, 1 U ml−1 für 15 Minuten bei Raumtemperatur) durchgeführt. Kohlenhydrat-, Protein-, Lipid- und DNA-Konzentrationen wurden durch Kalibrierungskurven unter Verwendung von Standardlösungen von Glucose (1–25 μg mL-1), Rinderserumalbumin (0,5–10 μg mL-1) und Tripalmitin (2,5–25 μg mL-1) ermittelt ) bzw. DNA aus E. coli (1–100 ng mL−1). Die Nachweisgrenzen lagen bei 2,5 μg mL-1, 1 μg mL-1, 5 μg mL-1 und 2,5 ng mL-1 für Kohlenhydrate, Proteine, Lipide und DNA. Als Rohlinge wurden saubere Quarz- und Polycarbonatfilter verwendet. Kohlenhydrat-, Protein-, Lipid- und DNA-Konzentrationen, die aus den Analysen von Filtern mit einer Porengröße von 0,05–1,2 μm erhalten wurden, wurden summiert und als zur Feinfraktion (<1,2 μm) des Aerosols gehörend definiert, während die Konzentrationen aus den Analysen von 1,2–10 μm erhalten wurden Porengrößenfilter wurden als zur groben Fraktion (>1,2 μm) gehörig definiert.

Zitierweise für diesen Artikel: O'Dowd, C. et al. Meeresproduktivität mit Gischt über nanoskalige biologische Prozesse verbinden: Phytoplankton-Tanz oder Todesdisco? Wissenschaft. Rep. 5, 14883; doi: 10.1038/srep14883 (2015).

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Die Forschung, die zu diesen Ergebnissen führte, wurde vom Projekt „Support To Science Element: Oceanflux Sea Spray Aerosol“ der Europäischen Weltraumorganisation im Rahmen der Fördervereinbarung 4000104514/11/I-AM finanziert; das EASI-AQCIS-Projekt der Environmental Protection Agency (Irland) (Fördervereinbarung Nr. 2007-CCRP-5.3); und das Projekt BACCHUS des Siebten Rahmenprogramms (FP7/2007-2013) der Europäischen Union (Finanzhilfevereinbarung Nr. 603445); Die Arbeit wurde außerdem vom CNR (Italien) im Rahmen von AirSEaLab unterstützt: Progetto Laboratori Congiunti; die Irish Higher Education Authority im Rahmen des Programme for Research in Third Level Ireland, 4; und dem Rahmenprogramm Horizont 2020 der Europäischen Kommission (Fördervereinbarung Nr. 633085) und vom Copernicus Marine Environment Monitoring Service – CMEMS (Fördervereinbarung Nr. 9836100).

Solene Connan

Aktuelle Adresse: Photobiotechnology, INTECHMER, Conservatoire National des Arts et Métiers, BP 324, 50103, Cherbourg Cedex, Frankreich

Roberto Danovaro

Aktuelle Adresse: Stazione Zoologica Anton Dohrn, Neapel, Italien

O'Dowd Colin und Ceburnis Darius haben gleichermaßen zu dieser Arbeit beigetragen.

Fakultät für Physik und Zentrum für Klima- und Luftverschmutzungsstudien, Ryan Institute, National University of Ireland Galway, University Road, Galway, Irland

Colin O'Dowd, Darius Ceburnis, Jurgita Ovadnevaite und Jakub Bialek

School of Natural Sciences & Centre for Climate and Air Pollution Studies, Ryan Institute, National University of Ireland Galway, University Road, Galway, Irland

Dagmar B. Stengel, Mary Zachariah, Udo Nitschke und Solene Connan

CNR-ISAC, Bologna, Italien

Matteo Rinaldi, Sandro Fuzzi, Stefano Decesari und Maria Cristina Facchini

Nationale Agentur für neue Technologien, Energie und nachhaltige Wirtschaftsentwicklung, ENEA – Frascati Research Center, Frascati, Italien

Salvatore Marullo

CNR-ISAC, Rom, Italien

Rosalia Santoleri

Abteilung für Lebens- und Umweltwissenschaften der Polytechnischen Universität Marken, Ancona, Italien

Antonio Dell'Anno, Cinzia Corinaldesi, Michael Tangherlini und Roberto Danovaro

CNRS, GEPEA, UMR6144, Boulevard de l’Université, CRTT, BP 406, 44602 Cedex, Saint Nazaire, Frankreich

Solene Connan

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COD hat die Arbeit geschrieben und die Gesamtstudie geleitet. DC koordinierte die Kulturexperimente und Feldstudien zum Platzen von Blasen und konzipierte die Virusexperimente. JO führte die Aerosol-Massenspektrometer-Messungen sowie die Datenintegration und -analyse durch, JB führte die GF-Messungen durch; MR führte die Impaktormessungen durch, SD führte die H+NMR-Messungen durch, SM und RS lieferten die Satellitenanalyse, DS, MZ, UN und SC kultivierten die Algen und nahmen an den Mesokosmos-Experimenten teil, AD, CC und MT analysierten Wasser- und Aerosolproben Viren und biologische Komponenten. MCF und SF koordinierten die chemische Analyse von Aerosolen und Meerwasser. RD koordinierte die Viren- und Bakterienanalyse.

Die Autoren geben an, dass keine konkurrierenden finanziellen Interessen bestehen.

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O'Dowd, C., Ceburnis, D., Ovadnevaite, J. et al. Verknüpfung der Meeresproduktivität mit der Meeresgischt über nanoskalige biologische Prozesse: Phytoplankton-Tanz oder Todesdisco? Sci Rep 5, 14883 (2015). https://doi.org/10.1038/srep14883

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Eingegangen: 26. Mai 2015

Angenommen: 08. September 2015

Veröffentlicht: 14. Oktober 2015

DOI: https://doi.org/10.1038/srep14883

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