Exploring Biological Nitrogen Fixation Across the Benthic-Pelagic Boundary Layer

Kvælstof (N) er et essentielt næringsstof, som ofte begrænser primærproduktion. På trods af at havvand indeholder høje koncentrationer af N2-gas, så er dette ikke tilgængelig for havets mikrober, og kun specialiserede organismer kaldet diazotrofer kan omdanne N2 til ”fikseret” kvælstof, der kan bruges til vækst. Tilgængelighed af kvælstof er tæt forbundet med fiksering af atmosfærisk CO2 og eksport af kulstof. I visse regioner bidrager N2-fiksering med op til 50 % af tilgængeligt kvælstof. På grund af dette bidrag, er det afgørende at undersøge N2 fiksering for at forudsige kvælstof- og kulstofkredsløb i marine farvande. Tidligere har forskning haft fokus på oligotrofe og tropisk-subtropiske farvande, men en voksende mængde forskning fremhæver behovet for at studere miljøer ud over de traditionelle miljøer, med fokus på N2-fikseringsrater og diazotrofer. På trods af at diazotrof er blevet identificeret som aktive, i både troperne til de høje breddegrader. Mange af disse regioner er dog ikke undersøgt i dybden, hvilket betyder at data er sparsomme, med den konsekvens at det svært nøjagtigt at udarbejder nødagtige kvælstofbudgetmodeller. N2-fikseringens er en følsom over for forskellige miljømæssige faktorer, og derfor er det af afgørende at forstå påvirkningen og størrelsen af N2-fiksering på tværs af forskellige miljøer, samt at identificere de betingelser, der stimulerer eller begrænser processen, og udforske diazotrofernes økologi. Manuskript I undersøger N2-fiksering i de arktiske farvande. Her måles hastigheden af N2-fikseringen, samt undersøges, hvilken diazotrof der er til stede. I de arktiske farvande var der uventet høj N2-fiksering hastighed, med tilstedeværelsen af UCYN-A. Dette skyldes den potentielle påvirkning af større mængder smeltevand, der kan medføre høje N2-fikseringsrater. Manuskript II undersøger den omdiskuterede effekt af sediment resuspension på N2-fiksering, med en ny tilgang til realistisk at simulere resuspensionsevents. Resultaterne indikerer, at tidligere studier kraftigt har overvurderet effekten, og at N2-fiksering i lavvandede kystområder snarere påvirkes af biogeokemiske parametre, der sæsonxmæssigt ændrer sig ved den bentiske grænselag. Manuskript III undersøger fluxed af N2 på tværs af den bentiske grænselag gennem en sæson præget anoxisk periode. En kombination af isotopmærkning og N2/Ar-metoden afslørede, at systemet enten kan være en kilde eller et sink for kvælstof, og at N2-fiksering har potentialet til at dominere ved de rigtige miljøbetingelserne. Samlet set bidrager manuskripterne til vores forståelse af N2-fiksering i uudforskede regioner, der tillader en vurdering af, hvordan processen kan ændre sig, efterhånden som klimaforandringerne skrider frem.