Pokusno vađenje metala na dubini od oko 1300 metara promijenilo je mikrobne zajednice na morskom dnu i u vodi iznad njega. Dok je rudarsko vozilo usitnjavalo stijene bogate kobaltom, u uzorcima su se mijenjali raspored hranjivih tvari i zastupljenost gena kojima mikroorganizmi sudjeluju u njihovu kruženju.
Nalazi iz Južnog kineskog mora upućuju na to da posljedice rudarenja počinju već tijekom samog zahvata. U uzorcima je bilo manje gena povezanih s pojedinim procesima pretvorbe dušika, a više onih povezanih s procesima koji se odvijaju bez kisika. Takav pomak može promijeniti način na koji se hranjive tvari zadržavaju i obnavljaju u dubokom moru.
Rad objavljen u časopisu Total Environment Microbiology temelji se na uzorcima prikupljenima prije i tijekom rudarskog pokusa iz rujna 2020. Hao Liu i suradnici istraživali su kako mikroorganizmi reagiraju dok rudarski stroj još radi na dnu.
Oblak sedimenta promijenio je vodu iznad dna
Rudarsko vozilo na gusjenicama rezalo je i prikupljalo feromanganske kore bogate kobaltom. Veći komadi stijena najprije su usitnjeni, a zatim podignuti na površinu. Pritom su se s dna podigli sediment i sitne čestice koje su se širile okolnom vodom.
Podmornica s posadom uzimala je uzorke neposredno uz dno te 30 i 50 metara iznad njega. Znanstvenici su usporedili koncentracije anorganskih hranjivih tvari prije rada stroja i za vrijeme rudarenja. Uz vodu su analizirali i mikroorganizme s različitih slojeva prikupljenih stijena.
Promjene su zabilježene u rasporedu spojeva dušika i silikata u vodenom stupcu do 50 metara iznad dna. Na području do 30 metara iznad dna pojedine su se koncentracije tijekom rudarenja ujednačile, što upućuje na miješanje vode i hranjivih tvari u blizini dna.
To je važno jer mikroorganizmi ne žive samo na površini koju stroj zahvati. Promjene u okolnoj vodi mogu utjecati i na zajednice iznad samog mjesta iskapanja, ovisno o tome kamo odlaze čestice i kako se mijenja dostupnost hranjivih tvari.
Promjena se vidjela i u mikrobnoj DNK
Istraživači su sekvencirali genetski materijal iz uzoraka kako bi utvrdili koje su mikrobne funkcije u njima zastupljene. Tijekom rudarenja u vodi je bilo manje gena povezanih s fiksacijom dušika, procesom kojim mikroorganizmi plinoviti dušik pretvaraju u spojeve dostupne živim bićima. Razlika je bila najizraženija u uzorcima najbližima morskom dnu.
Istodobno je porasla zastupljenost gena za denitrifikaciju. U tom procesu mikroorganizmi pretvaraju nitrate i srodne spojeve u plinovite oblike dušika, koji se time mogu izgubiti iz lokalno dostupne zalihe hranjivih tvari. Porast se vidio u vodi i na površini stijena.
Češći su postali i geni povezani s redukcijom sulfata, još jednim procesom koji mikroorganizmima omogućuje dobivanje energije bez kisika. Ti nalazi upućuju na pomak prema anaerobnim metaboličkim putevima. Odgovor na poremećaj pritom se razlikovao između mikroba u vodi i onih na stijenama.
Autori taj pomak povezuju s podizanjem sedimenta, većom količinom organske tvari i mogućim smanjenjem dostupnosti kisika. Genetska analiza pokazuje potencijal zajednice za pojedine procese; ne mjeri izravno brzinu svake kemijske reakcije. Ipak, razlike između uzoraka prije i tijekom pokusa pokazuju da se poremećaj ne svodi na premještanje kamenja.
Koliko promjene traju, zasad nije poznato
Mikrobi su važan dio rasprave o zaštiti morskih ekosustava od industrijskog iskorištavanja. Njihovom aktivnošću hranjive tvari prelaze iz jednog kemijskog oblika u drugi, pa promjena mikrobne zajednice može imati posljedice koje se ne vide na snimci rudarskog vozila ili oštećenog dna.
Ovaj pokus obuhvatio je kratak odsječak rudarskih radova. Točan vremenski razmak između uzoraka prikupljenih prije i tijekom rudarenja nije naveden, pa se iz rezultata ne može utvrditi koliko je sati ili dana trebalo za zabilježene promjene. Tijekom ekspedicije nisu bila dostupna ni kontinuirana mjerenja zamućenosti i koncentracije lebdećih čestica.
Za procjenu daljnjih posljedica trebalo bi pratiti kamo se oblak sedimenta širi i vraćaju li se mikrobne zajednice nakon prestanka radova u prijašnje stanje. Uzorci iz ovog istraživanja bilježe poremećaj dok je rudarenje još trajalo, ali ne pokazuju kako se ekosustav oporavlja nakon prestanka radova.
