Marin mikrobiologi + spørgsmål

Question 1

Hvad udgør den største biomasse i havet?

Answer 1

Bakterier

Question 2

Kulstofpulje i havet

Answer 2

1033 mia ton C i havet

Dead org materials 30 mia ton C

Living organisms 3 mia ton C

mikroorganisms 2.94 mia ton C

Question 3

Heterotrofe bakteriers vigtigste rolle i havvand

Answer 3

Remineralisering: omsætning af opløst organisk stof, frigivelse af næringssalte)

Question 4

Cyanobakteriers vigtigste rolle i havvand

Answer 4

Fotosyntese

Question 5

To vigtigste totosyntetiserende marine batterier: pico-cyanobacterierne

Answer 5

Synechococcus - Foretrækker næringsrige miljøer og overste del af vandsøjlen

Prochlorococcus - Mest forekommende fotografe organisme på jorden. Ansvarlig for op til halvdelen af den marine fotosyntese.

Question 6

Vigtig N2-fiskerende cyanobakterie

Answer 6

Trichodesmium

Question 7

DOM

Answer 7

Dissolved organic matter

DOM produceres på alle niveauer
DOM omsættes næsten udelukkende af bakterier

Question 8

Hvordan finder bakterierne partiklerne?

Answer 8

Opløst organisk stof rundt om aggregaterne
- guider bakterierne med kemotaxi

Question 9

Marin sne

Answer 9

Det organiske stof, der forlader den fotiske zone og synker mod bunden, består af levende og døde algeceller og andet organisk stof, der ofte kitter sig sammen til store aggregater, såkaldt marin sne.

De store partikler har høj faldhastighed, og dannelsen af marin sne medfører derfor, at en del af primærproduktionen hurtigere forlader den fotiske zone og synker til bunden. Den del af primærproduktionen, der drysser ned til bunden, udgør både det primære fødegrundlag for de bundlevende dyr og det organiske substrat til det mikrobielle samfund i havbunden

mindre ilt inde i marin sne fordi bakterierne laver respiration og opbruger O2

Question 10

Respiration

Answer 10

(C6H12O6)_n + 6 O2 –> 6 CO2 + 6 H2O

Omsætning af organisk C og O2 til uorganisk CO2

Question 11

Oxygen minimum zones begrundelse

Answer 11

Skyldes bakteriel nedbrydning af organisk stof

Question 12

Klodens store oceaniske oxygen minimum zones

Answer 12

arabiske hav, det østlige tropiske nordlige stillehav, østlige tropiske sydlige stillehav

Question 13

Heterotrof respiration

Answer 13

Nedbrydning af organisk stof ved oxidation med forskellige oxidationsmidler under dannelse af Co2 og reducerede forbindelser.

Aerob:
CH2O + O2 –> CO2 + H2O

Anaerob:
- denitrifikation
- manganese respiration
- iron respiration
- sulfate reduction
- metanogenese

Question 14

Fauna rolle

Answer 14

Ventilerer sedimentet og øger det iltede område. Genererer heterogenitet på forskellige skalaer

Question 15

Vigtige pointer

Answer 15

Bakterier i vandfasen laver fotosyntese og nedbryder opløst organsik stof (remineralisering)
Kulstof eksporteres fra overfladen til bunden, men det meste kulstof omsættes i vandfasen
Bakterier i sedimentet omsætter kulstof ved aerobe og anaerobe processer
Iltforhold i vandfasen og sedimentet påvirker den mikrobielle omsætning af en række stoffer

Question 16

Forklar heterotrofe bakteriers og virus’ rolle i kulstofkredsløbet i det pelagiske økosystem. Hvor stor en andel af det døde organisk kulstof ender med at blive transporteret videre i højere tropiske niveauer?

Answer 16

Heterotrofe bakterier: Største rolle er remineralisering. Nedbryde organisk materiale og frigive næringssalte. Derudover laver de respiration og denitrifikation.

Virus: Remineralisering. Lyserer bakterier og frigiver celleindholdet. En lille del går tabt imens størstedelen går tilbage i puljen for dødt organisk materiale.

Størstedelen af kulstof bliver ikke videreført, kun omkring 10 %. 90% respireres væk.

Question 17

Bakterier og virus spiller også en vigtig rolle i kvælstofskredsløbet i vandsøjlen. Nævn eksempler på kvælstofforbindelser der indgår puljen af organisk kvælstof. Beskriv de bakterielle processer der indgår i kvælstofkredsløbet.

Answer 17

Kvælstofforbindelser:
- aminosyrer (proteiner)
- nucleic acid (DNA, RNA) (Nukleinsyre)
- Cellevæg (N i peptidoglycan)

Processer i kvælstofkredsløbet:
- Ammonifikation: N2 –> NH4 (aerobt og anaerobt)
- Nitrifikation: NH4 –> NO3 (aerobt)
- Denitrifikation: NO3 –> N2 (NO3 –> NO2 –> NO –> N2O –> N2) (anaerobt)
- Kvælstoffiksering: N2 –> NH3

Question 18

Iltforholdene i vandsøjlen er generelt gode. Dvs de mikrobielle processer foregår primært under aerobe forhold, med ilt som oxidationsmiddel (elektronacceptor). Diskuter under hvilke omstændigheder der kan opstå iltfrie miljøer i vandsøjlen.

Answer 18

Oxygen minimum zones pga bakteriel nedbrydning af organisk kulstof.
Ved favorable forhold hvor der er mulighed for stor vækst og nedbrydning, vil ilten være opbrugt ved omkring 200-600 m dybde.

I marin sne kan der også opstå iltfattige miljøer inderst, da bakterierne derinde laver respiration.

Question 19

Forklar baggrunden for den dybdemæssige zonering af de mikrobielle processer.

Answer 19

Det afhænger af iltkoncentrationen i sedimentet.
Ilt er mest favorabelt at reducere, så derfor vil disse processer foregår i den iltholdige zone.
I zoner hvor ilten er opbrugt, vil det næst mest favorable alternativ bruges and so on. (nitrat - mangan - jern - sulfat)

Størrelsen af den oxiske zone afhænger af mængden af kulstof so kommer ned til bunden. Meget bundfald –> lille oxisk zone.

Question 20

Hvad sker der med slutprodukterne fra processerne på bunden?

Answer 20

De kommer tilbage op i den oxiske zone og bliver igen oxideret. De kommer op via diffusion, fordi slutprodukterne hele tiden fjernes fra den oxiske zone.

Question 21

Den anaerobe nedbrydning af organisk stof danner en række slutprodukter. Det kvantitativt vigtigste af de anaerobe slutprodukter er sulfid (svovlbrinte= H2S), som er et resultat af bakteriers ånding med sulfat. Forklar hvilken rolle sulfid spiller i sedimenter, og hvilke mikrobielle og kemiske processer bidrager til omdannelsen af dette

Answer 21

Sulfat-respiration af sulfatreducerende bakterier omdanner sulfat til sulfid.
Sulfid reagerer med hydrogen og danner hydrogensulfid, som er super giftigt og skadeligt for akvatiske miljøer.
Nogle kemolitotrofer kan omdanne sulfid til sulfat igen, ved brug af ilt.

Question 22

En del af det organiske stof der lander på bunden deponeres. Forklar baggrunden for dette

Answer 22

Der er tre grunde til at dette kan ske:
1) Hvis kulstof er for dårlig kvalitet til at det kan betale sig for organismerne at nedbryde det.
2) Hvis organismerne mangler de nødvendige enzymer til at nedbryde kulstofforbindelserne
3) Hvis der er en anden begrænsende faktor (ingen tilgængelige eller ikke nok af en elektronacceptor)

Question 23

Forklar forskellene i ilt- og sulfidprofilerne under normale og eutrofierede forhold. Hvilken rolle spiller jern i disse miljøer? HVordan vil disse profiler ændre sig ved en øget berigelse af organisk stof over længere tid?

Answer 23

Normale forhold: koncentrationen af ilt falder med dybden, hvor sulfid koncentrationen stiger. Sulfid findes på de dybere niveauer og O2 på de øvre. Jernoxid koncentrationen begynder at falde på lidt dybere niveauer og koncentrationen af jernsulfid stiger langsomt med dybden.

Eutrofierede forhold: Her er koncentrationen af ilt lavere fra starten af. Sulfid findes lidt længere oppe i vandsøjlen og stiger mere drastisk med dybden.
mere næring –> opblomstring –> mere bundfald –> mere nedbrydning af OM i sedimentet –> mere brug af ilt –> mindre iltet zone.

Til sidst vil al sulfidet have reageret med jernet, og så vil sulfidet boble op til overfladen og slå alt liv ihjel. “ion curtain” forsvinder og kan ikke stande H2S fra at boble op til overfladen.

Question 24

Forklar den sæsonmæssige variation i bundens iltforbrug. Hvad regulerer aktiviteten på de to forskellige årstider? Hvilke processer ud over bakteriernes respiration med ilt bidrager til iltoptagelse på havbunden?

Answer 24

Sæsonmæssig variation: Generelt sker der større iltforbrug efter en opblomstring, fordi det døde organiske materiale falder til bunden og bruges der.

Oktober: sollys giver mere fotosyntese som skaber opblomstring. Leder til bundfald og iltforbrug. Derudover er der omrøring pga efterårsstorm.

Maj: Omrøring pga storme. Opblosmstring som leder til næring til bunden og iltforbrug.

Andre processer:
- fauna graver gange i sedimentet –> danner mere oxisk zone –> mere iltforbrug
- Generelt forbruger dyr på/i sedimentet også ilt (30-40% på bunden)

Question 25

Forklar bakteriernes rolle i kvælstofomsætningen i havbunden og den observerede sæsonvariation i ammoniumfrigivelsen

Answer 25

På havbunden ser vi at der sker denitrifikation, hvilket er omdannelsen af NO3 til N2. Det kan være en anaerob process som ikke styres af iltforholdene.
Om foråret produceres der en masse organisk stof som falder til bunden og bruges under denitrifikationen. Derfor bliver der dannet meget N2 som kan omsættes til NH4 under ammonifikation.

Om efteråret kommer frisk ilt til bunden pga efterårsstorme, hvilket resultere i at der nu kan ske vitrifikation, hvor NH4 laves til NO3 og dermed ikke frigives.

Question 26

Hvad er skæbnen af det ammonium der frigives til vandsøjlen

Answer 26

Assimilation ind i andre mikroorganismer (alger). Det er super let at optage og meget brugbart for algerne.