Fosfor är ett viktigt näringsämne för alla marina organismer. Höga halter av fosfor påverkar balansen i de marina ekosystemen och har identifierats som huvudorsaken till sommarblomningarna av cyanobakterier (”blågröna alger”) i Östersjön. Nu har forskare vid bland annat Stockholms universitet funnit en process som binder fosfor i syrefria sediment, vilket kan motverka övergödning.
Att ta bort fosfor från syrefritt havsvatten är svårt, det är endast möjligt genom bildning av apatit, ett kalciumfosfatmineral, som är den enda stabila formen av fosfor i syrefria sediment och vatten. Kemiska processer för att bilda apatit i marin miljö är dock mycket långsamma, varför det har varit en gåta hur apatit bildas i havssediment.
I en nyligen publicerad artikel i den vetenskapliga tidskriften Nature Geoscience beskriver forskarna Tobias Goldhammer, Volker Brüchert, Timothy Ferdelman och Matthias Zabel en ny process i apatitgåtan – bakteriell bindning av fosfor genom att sulfidoxiderande bakterier bildar apatit.
Forskarna undersökte sediment från uppvällningsområdet Benguela i Namibia.
– Sediment vid Namibias kust bildas i syrefritt vatten i ett av de mest produktiva marina ekosystemen på jorden – ett naturligt övergött havsekosystem. Där finns också stora avlagringar av apatit på havsbotten, berättar Volker Brüchert, universitetslektor i biogeokemi vid Institutionen för geologiska vetenskaper, Stockholms universitet.
Varför bildas apatit där? Genom följa upptaget av en radioaktiv isotop av fosfor kunde forskarna visa att apatitbildningen är en biologisk process som utförs av bakterier som koncentrerar fosfor i sina celler.
– Processen har två steg: Först tas fosfor upp och koncentreras i bakteriecellen, därefter binds fosforn upp, dels i organiska föreningar i cellen, dels som nybildad apatit. Detta skedde både i syrehaltigt och syrefattigt vatten, men inte i steriliserat sediment. Apatitbildning sker alltså bara när det finns levande bakterier, säger Volker Brüchert.
Hur effektiv är då processen? Enligt Volker Brüchert tyder de första resultaten på att bakterierna kan binda en stor del av den fosfor som sedimenterande plankton tillför havsbotten.
– Resultaten är mycket uppmuntrande då de betyder att en syrefri miljö inte nödvändigtvis ökar frisättningen av fosfor. Där finns också en mycket effektiv bakteriell process som katalyserar en permanent bindning av fosfor, som kan motverka övergödning, säger Volker Brüchert.
Är den här processen viktig även för Östersjön?
– Det vet vi ännu inte, men samma bakterier, Beggiatoa, som i sedimenten längs Namibias kust finns också i Östersjöns bottnar. Våra kommande studier kommer visa om samma process även sker här, säger Volker Brüchert.
Studien publicerades i Nature Geoscience den 18 juli 2010.
Goldhammer, T, Brüchert, V, Ferdelman, T.G., and Zabel, M (2010) Microbial sequestration of phosphorus in anoxic upwelling sediments. Nature Geoscience, DOI: 10.1038/NGEO913
