Razumijevanje složenosti našeg svijeta zahtijeva multidisciplinaran pristup i timski rad, stoga ne čudi da je ovo istraživanje uz znanstvenike iz Laboratorij za procese taloženja IRB-a, okupilo kolege s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, Leibniz instituta u Njemačkoj i Pacific Northwest National Laboratory u SAD-u.

Važna uloga jezera u globalnom ciklusu ugljika

Jezera su žarišta raznolikosti živog svijeta. Iako zauzimaju samo malen dio kopna, imaju važnu ulogu transportu, proizvodnji, transformaciji i skladištenju  značajnih količina ugljika s velikim utjecajem na regionalne i globalne biogeokemijske cikluse.

Zamislite užurbani grad u kojem tisuće različitih ljudi obavlja svoje svakodnevne poslove i aktivnosti, komunicirajući jedni s drugima. Sada zamijenite grad slatkovodnim jezerom, a ljude sa sićušnim, često nevidljivim oblicima života – mikroorganizma, poput bakterija ili još manje poznatih pod nazivom mikroeukarioti.

Istraživači su se posvetili razumijevanju ovog nevidljivog svijeta, posebno se fokusirajući na otopljenu organsku tvar i mikroorganizme koji tamo žive. Otkrili su da se oni stalno međusobno povezuju i mijenjaju, pod utjecajem stanja u jezerima i njihovih karakteristika.

U tom užurbanom gradu mikroorganizama otopljena organska tvar je kao mreža gradske kanalizacije. Otopljena organska tvar je mješavina tisuća različitih molekula, od kojih neke dolaze iz biljaka, druge iz životinja, a neke i iz samih mikroorganizama. Te su molekule za neke organizme poput hrane, a za druge organizme poput otpada i građevnih materijala mikrosvijeta jezera, a sadrže ugljik. Nastaju razgradnjom organskih tvari koje potječu od biljnih, životinjskih i mikrobnih ostataka.

Mikroorganizmi, poput bakterija i mikroeukarioti, neprestano razgrađuju ovu otopljenu organsku tvar te ju ponovno stvaraju u novim oblicima, što zauzvrat utječe na raznolikost mikrobnih zajednica i ciklus ugljika.

Naime, kroz procese razgradnje, mikroorganizmi koriste otopljeni organski materijal kao izvor hrane. U tom procesu, dolazi do oslobađanja ugljika u obliku CO2, što predstavlja integralni dio ciklusa ugljika. Dakle, mikroorganizmi aktivno sudjeluju u razgradnji otopljenih organskih tvari, oslobađajući ugljik natrag u atmosferu u obliku ugljičnog dioksida. Ovaj proces doprinosi regulaciji razine ugljika u atmosferi, što ima globalne ekološke i klimatske implikacije. Kroz tu dinamiku, interakcija otopljenih organskih tvari i mikroorganizama u jezerskim ekosustavima utječe na ravnotežu ugljika u okolišu i time ima važnu ulogu u globalnom ciklusu ugljika.

Tim je koristio napredne tehnike kako bi identificirali različite molekule, poput posebnog masenog spektrometra te sekvenciranja DNA kako bi otkrili koji su mikroorganizmi prisutni te proučili sastav organske tvari te istražili njihov odnos koji se mijenja od jezera do jezera pod utjecajem različiith okolišnih uvjeta kao npr. temperature vode, količine hranjivih tvari te lokacije istraživanog jezera.

Ono što su pronašli bilo je zanimljivo. Raznolikost otopljene organske tvari bila je usko povezana s lokalnim uvjetima okoliša i ekološkim karakteristikama jezera. Što je još zanimljivije, ta je raznolikost organske tvari bila povezana i s raznolikošću mikroorganizama u jezeru. To je poput povratne sprege: raznolikost molekula oblikuje zajednicu mikroorganizama, što zauzvrat mijenja mješavinu molekula.

''U novom radu pokazujemo da molekularni sastav organske tvari značajno varira među jezerima te njihovoj pripadajućoj klimatskoj regiji na području Hrvatske. Utvrđena molekularna raznolikost otopljene organske tvari u jezerima koja su izolirana od utjecaja djelovanja čovjeka je potaknuta različitošću okoliša, a ne prostornom udaljenošću te je predvidljiva varijablama okoliša i ekološkim karakteristikama jezera. Naši rezultati su pokazali visoku međuzavisnost raznolikosti otopljene organske tvari i raznolikosti pojedinačnih mikrobnih zajednica, posebice zajednice mikroeukariota i slobodnoživućih bakterija što ukazuje na njihovu dinamičku povratnu spregu'', objašnjava Katarina Kajan, prva autorica na radu i donedavno doktorandica u Laboratoriju za procese taloženja na IRB-u, koja je istraživanje provela pod mentorstvom dr. sc. Sandija Orlića.

Ovo istraživanje je ključno jer nam pomaže razumjeti više o globalnom ciklusu ugljika odnosno kako se ugljik kreće kroz okoliš, uključujući naša jezera. To je poput slaganja goleme slagalice u kojoj su jezera ključan dio, koji utječe na sve od lokalnih ekosustava do globalnih klimatskih obrazaca.

''Objavljeni rezultati uvelike doprinose razumijevanju kompleksnih procesa koji oblikuju jezerske ekosustave i doprinose očuvanju njihove bioraznolikosti'', zaključio je dr. sc. Sandi Orlić, voditelj istraživanja i dopisni autor na radu.

Istraživanje je podržano sredstvima u sklopu projekta STIM-REI koji financira Europska unija kroz Europski fond za regionalni razvoj i Operativni program Konkurentnost i kohezija 2014. – 2020., projekta DNKAVODA te projekta 'Mikrobna ekologija jezerskih ekosustava - novi pristup' Hrvatske zaklade za znanost voditelja dr. sc. Sandija Orlića.