Microcalorimetry of the smallest plankton fraction: in search for the sources of heat dissipation
Микрокалориметрия мельчайшей фракции планктона: поиск источников теплопродукции
Микрокалориметрия мельчайшей фракции планктона: поиск источников теплопродукции
Дата
2005
Авторы
Авторы (alternative)
Название журнала
Номер ISSN
Название тома
Издатель
Аннотация
Heat production by the plankton pico (0.2 to 2 μm) and femto (<0.2 μm) fractions was measured in the dark using a microcalorimetric method. It was surprisingly found that the femtofraction (FF) produced more heat per seawater volume (48 ± 24 (95% Cl) μW l-1) than the picofraction (25 ± 14 μW l-1). Consequently, we tested two hypotheses which could explain the phenomenon through a differentiation between the potential sources of heat in FF: (i) metabolism of ultramicrobacteria, the only living component in the fraction besides the non-metabolizing virioplankton which are unable to produce heat; (ii) extracellular chemical processes in aquatic environments. Results of micro-calorimetry and respirometry combined with the use of antimicrobial agents (ciprofloxacin, glutaraldehide, sodium azide), and microscopical examination (counts and sizing of bacteria in the measuring ampoules) showed that both sources contributed to the overall heat flow by FF but the non-living component was responsible for the bulk of it. Hydrolysis of high molecular weight organic substances dissolved in seawater, associated with bacterial extracellular enzyme activity, is considered the most probable source of the heat. If so, microcalorimetry has great prospective in aquatic microbial ecology and biochemistry as a powerful unspecific analytical method.
Аннотация (alternative)
С помощью микрокалориметрического метода в темновых условиях измеряли теплопродукцию пико- (0.2-2 мкм) и фемто- (<0.2 мкм) фракций планктона. Фемтофракция (ФФ), как оказалось, продуцировала больше тепловой энергии в единице объема пробы (48 ± 24 (95% дов. инт.) мкВт л-1), чем пикофракция (25 ± 14 мкВт л-1), содержание микробной биомассы в которой несопоставимо велико. Проверяли две гипотезы, которые могли бы объяснить эти результаты, определив потенциальные источники тепла в ФФ, а именно: (1) метаболизм ультрамикробактерий, единственного живого компонента ФФ за исключением виропланктона, неспособного продуцировать тепло; (2) внеклеточные химические процессы в водной среде. Результаты микрокалориметрии и респирометрии, применения антимикробных агентов (ципрофлоксацин, глютаральдегид, азид натрия) и микроскопии (счет и измерение клеток в ходе экспериментов) показали, что обе гипотезы верны, но вклад внеклеточных процессов в суммарную теплопродукцию ФФ является определяющим. Гидролиз высокомолекулярных органических соединений, связанный с внеклеточной ферментативной активностью бактериопланктона, может рассматриваться как наиболее вероятный источник наблюдаемой теплопродукции. Если это предположение верно, то открываются новые перспективы использования микрокалориметрии в водной микробной экологии и биохимии в качестве мощного аналитического метода.
Ключевые слова
микрокалориметрия, теплопродукция, ультрамикробактерии, вириопланктон, бактериопланктон, внеклеточная ферментативная активность
Библиографическое описание
Морской экологический журнал. - 2005. - Отдельный выпуск, № 1. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/839