Et globalt perspektiv på opløst organisk stof og verdens mindste organismer

Resumé af projektets formål:

Formålet er at undersøge havets indhold af opløst organisk stof og relationen til bakterier, virus og små alger. Omkring 97 % af alt organisk kulstof i havet findes i opløst form, mens kulstof i levende organismer, som fx fisk, hvaler og planter, udgør under 2 %. Det er derfor afgørende at kende koncentration, sammensætning og egenskaber af opløst organisk stof i havet for at forstå omsætningen af kulstof på jorden. Det bliver muligt at skaffe ny global viden under Galathea 3 ekspeditionen. I oceanerne findes opløst organisk stof i meget lave koncentrationer, men de enorme mængder af vand i havene betyder, at det er en af de største puljer af kulstof på Jorden, lige så stor som mængden af CO₂ i atmosfæren. Vi kalder det "havets jord", da puljen af opløst organisk stof i havet er en parallel til humusstofferne i jordbunden på land. Det opløste organisk stof dannes og nedbrydes især af de mindste organismer vi kender – bakterier, virus og meget små alger. Vi vil derfor undersøge, dels hvor mange der er, og dels hvor aktive disse organismer er. Undersøgelserne vil især ske med optiske instrumenter som automatisk måler koncentrationer og former af både opløst organisk stof, bakterier, virus og alger i vandet. Vi vil også anvende mikroskoper ombord, hvor man direkte kan se de små organismer ved > 1000 ganges forstørrelse. Resultaterne kan følges løbende under togtet som "on-line" computergrafik og efterfølgende vil de indgå i modeller af jordens kulstofkredsløb.

Udstyr vi har med på turen (og lidt om forskergruppen)

                      På hele turen rundt om jorden har projektet to større instrumenter og et avanceret mikroskop om bord og derudover flere mindre stykker apparatur til hjælpefunktioner. De to større instrumenter er optiske, dvs. at de bygger på principper om enten brydning eller absorption af lys og det forhold, at når organiske stoffer i en opløsning eller i en organisme udsættes for lys, opfanges energien og en del sendes tilbage som lys (fluorescens), men med en mindre energi og derfor længere bølgelængde. Den måler vi.

                      Med et Flow Cytometer, det har ikke noget dansk navn, (FACSCalibur fra firmaet Becton-Dickinson) tæller og identificerer Theis og Morten verdens mindste organismer. Prøven placeres i en væskestrøm, hvor hver enkelt partikel passerer en blå laserstråle og afgiver et karakteristisk signal. Vi får 5 signaler tilbage fra hver partikel og kan se, om det er en lille blågrønalge, en bakterie eller en virus. Vi kan tælle og identificere ca. 1000 partikler per sekund. Apparaturet styres af en PowerMac-computer, og vi får et ”billede” af verdens mindste organismer og deres fordeling i oceanerne. Målingerne sendes hjem til jer via vores hjemmeside. Apparatet er ikke helt billigt; det koster ca. 750.000 kr. og anvendes mest på hospitaler til at finde afvigende celler, herunder kræftceller. Firmaet Becton-Dickinson (www.becton-dickinson.com) hjælper os så alt skal fungere på hele turen, også hvis uheldet er ude.

                      Opløst organisk stof (dissolved organic matter på engelsk = DOM) kan måles på flere måder. Colin Stedmon er en talentfuld ung forsker, der arbejder med en ny metode til at karakterisere ”havets jord”. Husk at 97 % af alt organisk materiale i havet findes i en opløst form. Med en måling i et spectrofluorometer kan han med et computerprogram finde et fingeraftryk af DOM puljen, der fortæller noget om dets sammensætningen, og hvor det kommer fra. Det er ikke helt billigt; apparaturet koster vel ca. 450.000 kr., men det har vi med, og du får nogle af resultaterne ”on-line” på hjemmesiden.

Mathias Middelboe, Justin Seymour og Manuela Filippini er alle virus forskere. Det handler ikke om de virus, som gør mennesker og dyr syge, dem vi kender fra egen influenza. Det handler om de virus, som angriber havets bakterier, og der er mange. Hver liter havvand indeholder ca. 10 milliarder virus partikler. Gruppen medbringer det mest moderne og avancerede mikroskop, hvor vi kan ”se” ikke alene de enkelte virus partikler, men også de andre organismer, vi arbejder med; bakterier og picoalger (det kaldet vi dem); verdens mindste organismer. Fantastisk optik og digitalisering er kodeord. Oplev med Mathias og hans mikroskop alt det, du ikke normalt kan se. Prisen taler vi ikke for meget om, men Carlsbergfondet har sponsoreret de ca. 400.000 kr. det koster at gøre sådan noget. Mathias har designet en række eksperimenter, der skal vise, hvordan virus er med til at regulere oceanernes kulstofomsætning.

Theis Kragh er vores "tekniske nørd". Vi har endnu ikke købt en maskine, han ikke lige skulle skille ad og kan få til at fungere, når den går i stykker. Han vil sikkert gøre det samme med alle de instrumenter, der er om bord på skibet. Hans speciale er at undersøge, hvordan bakterier nedbryder opløst organisk stof. Han ved alt om hvordan det måles, og hvordan man undgår at forurene prøver (det kommer man ellers let til at gøre, et fingeraftryk på kanten af et glas og prøven er ubrugelig). Han har allerede publiceret flere artikler i internationale tidsskrifter og skal lige krydre afslutningen af sit Ph.D. studiet med en tur på Galathea 3. Hvis han ikke fisker i en sø, så passer han barn, fruen og "ruinen". Han er vores livline, når data sendes hjem og ud til jer i en forståelig form.

 Teknikerne Winnie Martinsen, Nils Willumsen og Anne Jacobsen danner rygraden i projektet. Uden dem vil vore pakkelister og forberedelser forblive håbløse og projektet falde sammen. De har alle lang tids erfaring med at arbejde med alle de målinger, vi skal lave. Det er deres hverdag. Når alle vi andre "segner" under administrative byrder og for megen akademisk snak og undervisning, så holder de altid fokus på at samle vandprøver, at få analyserne i hus, gennemføre det planlagte eksperiment og holde orden på resultaterne. De sørger for, at det hele fungerer. Sådan er det!

Stiig Markager og Morten Søndergaard er også med. Vi er gode til at snakke om de store linier, men knap så gode, når det gælder de konkrete handlinger med udstyr og pipetter. Lidt genoptræning er nødvendig, og den tager vi. Vi skal begge på efteruddannelse hos vore teknikere og yngre medarbejdere og sammen med alle andre gennemgå sikkerhedskursus og helbredsundersøgelse for at kunne påmønstre; altså gå ombord. Vi regner med at bestå.

Vi har en del studerende med på turen. Her i januar 2006 ved vi ikke helt, hvem det bliver, men de er helt sikkert dygtige og har gjort sig fortjent til turen. De kommer på hjemmesiden, når vi kender dem. Vi regner med, at der bliver lavet flere bachelorprojekter og/eller specialer på turen. Vi står også til rådighed for skoleelever og alle andre, der vil lære noget om alt det "vi ikke kan se", men betyder så meget for oceanernes omsætning og klodens klima.