Kriyosferdeki karbon akıları henüz pek değerlendirilmese de iklim değişikliği açısından çok önemlidir. Burada, yüksek spektral ve mekansal çözünürlük verileri sunan lazer kaynaklı floresan emisyon (L.I.F.E.) teknolojisine dayalı supraglacial ortamlarda fototrofik potansiyeli yakalayan yeni bir prototip cihaz gösteriyoruz.
Küresel ısınma çeşitli ekosistemlerdeki mikrobiyal toplulukları, özellikle de kriyosferik habitatları etkiler. Ancak, aşırı ortamlarda mikrobiyal aracılı karbon akıları hakkında çok az şey bilinmektedir. Bu nedenle, çok az çalışmada açıklanan örnek edinme metodolojisi iki büyük sorun anlamına gelir: A) yüksek çözünürlüklü veri uzak alanlarda elde etmek zordur örnek, çok sayıda gerektirir; B) buz çekirdeklerinin kesilmesi, kesilmesi ve erimesi gibi kaçınılmaz numune manipülasyonu, yerinde koşullarda yanlış anlaşılmaya yol açar. Bu çalışmada, ne numune hazırlama ne de numune imhası gerektiren bir prototip cihaz sunulmuştur. Cihaz, karasal ve buz ekosistemlerinde yüksek spektral ve mekansal çözünürlüğe sahip yerinde ölçümlerde kullanılabilir ve Laser-I nduced Fluorescence Emisyonu(L.I.F.E.) tekniğine dayanır. Fotototorofik supraglacial topluluklar fotopigmentlerde L.I.F.E. imzalarının tespiti ile tanımlanabilir. Porfirin için L.I.F.E. alet kalibrasyonu klorofila (chla)(405 nm lazer uyarma) ve B-phycoerythrin (B-PE) (532 nm lazer uyarma) gösterilmiştir. Bu metodolojinin doğrulanması için L.I.F.E. verileri, pigment ekstraksiyonu ve müteakip soğurma spektroskopisi içeren bir niceleme için gelenekselbir yöntemle onaylandı. Bu alandaki prototip uygulanabilirliği aşırı kutuportamlarında kanıtlanmıştır. Karasal habitatlar üzerinde daha fazla test Fas tatlı Mars analog simülasyonları sırasında ve Avusturya kaya buzulu üzerinde gerçekleşti. L.I.F.E. cihazı, kabul edilebilir operasyon lojistiği ile geniş alanların yüksek çözünürlüklü taranmasına olanak sağlar ve küresel değişim bağlamında supraglacial toplulukların ekolojik potansiyelinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunur.
Kriyosfer deniz buzu, buzullar, yüksek dağ gölleri, kar alanları, göl buzu, eriyen su akıntıları ve donmuş buz barındırıyor. Bu alanlar dünya’nın kara kütlelerinin yaklaşık%11’inikaplar 1,2 ve bilinen bir kriyosferik ortam olarak atmosfer tarafından kapsamaktadır. Son çalışmalar kriyosferin büyük alanları hızla geri çekilme olduğunu göstermektedir3,4. Antarktika5,6, Alpler7, Arktik8, ve diğer bölgelerde negatif buz kütle dengeleri göstermektedir. Buzulların ve buzulların geri çekilmesi dünya üzerindeki en büyük tatlı su rezervuarımızın tükenmesine yol açar. Bazı bölgelerde, buzul geri çekilme durdurulamaz5.
Uzun bir süre, buz ekosistemleri steril ortamlar olarak kabul edildi. Ancak, sert koşullara rağmen, dünyanın kriyosferaktif yaşamın varlığı belirgindir9,10,11,12,13,14,15 . Eriyerek büyük buz kayıplarına doğru olan eğilim nedeniyle, kriyosfer biyolojik aktivitede bir değişim geçirerek komşu habitatları etkiliyor. Bu kısmen geri dönüşü olmayan değişiklikleri anlamak için, yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlüğe sahip yerinde koşullarda buzdaki biyolojik aktiviteyi araştırmak için yöntemlere ihtiyacımız vardır.
Supraglacial ortamlarda, yaşam kriyokonit delikleri bulunabilir, kar kapakları, erimiş su, akarsu, ve çıplak buz yüzeyleri. Ancak, en belirgin supraglacial habitatlar kriyokonit delikleri vardır. Onlar küresel glaciated ortamlarda görünür ve ilk İsveçli kaşif Adolf Erik Nordenskjold tarafından Grönland bir sefer sırasında tarif edildi16,17. Bu isim Yunanca “kryos” (soğuk) ve “konia” (toz) kelimelerinden gelmektedir. Aeolian kaynaklı koyu organik ve inorganik enkaz buz yüzeyine eklemek ve yerel albedo azaltmak. Güneş radyasyonuderinbuz tabakaları halinde enkaz erime teşvik, alt 9 tortu (kriyokonit) ile silindirik havzalar oluşturan. Kriyokonit delikleri buzul ablasyon bölgelerinin %0.1-10’unu kapsamaktadır11.
Kriyokonit toplulukları virüsler, mantarlar, bakteriler, siyanobakteriler, mikroalglar ve protozoalardan oluşur. Bölgeye bağlı olarak rotiferler, nematodlar, kopepodlar, tardinler ve böcek larvaları gibi metazoa organizmaları da bulunabilir. Edwards ve diğerleri18 kriyokonit delikleri “buz gibi sıcak noktalar” olarak tanımlar. Ayrıca N, Fe, S ve P bisikletinden sorumlu kriyokonit deliklerinde fonksiyonel genlerin izini sürdüler. Mini göl ekosistemleri çok daha sıcak ve daha fazla besin açısından zengin habitatlarda bulunan oranlarda respire ve fotosentez11. Bu bulgular supraglacial ortamlarda mikrobiyal sekestrasyonun önemli rolünü vurgulamaktadır. Kriyokonit deliklerinde yaşayan toplulukların yanı sıra, çıplak buz yüzeyleri buz yosunları tarafından iskan edilir. Fizyolojileri iyi incelenmiştir19 ama mekansal dağılımları20olarak değerlendirilmemiştir. Supraglacial ortamlarda onların varlığı albedo azalır ve bu nedenle bir besin outwash ve aşağı habitatlar içine besin girişine yol açan erime teşvik9. Artan sıcaklıklar ve dolayısıyla, sıvı su daha yüksek kullanılabilirliği, bu buzlu ekosistemlerde net ekosistem verimliliğini etkiler.
Supraglacial ortamlarda, fotosentetik olarak aktif organizmalar inorganik karbon ve azotu organik, mikrobiyal gıda ağı21,22’yedönüştürür. Şimdiye kadar supraglacial karbon akıları tahmin birkaç çalışma vardır11,20,23. Karbon akısı önerilen oranlarda tutarsızlık düşük mekansal ve zamansal veri çözünürlüğü sonuçları. Ayrıca, kriyokonit delikleri dışında supraglacial toplulukların mekansal dağılımı ancak değerlendirilir. Cook ve diğerleri20 supraglacial alg toplulukları geniş yüzey kapsama nedeniyle çağdaş kriyokonit delikleri daha 11x daha fazla karbon düzeltmek kendi modellerinde tahmin. Numune bütünlüğünü güvence altına alan supraglacial alg topluluklarının tespiti, yerinde algılama ve niceleme için eksik araçlar nedeniyle hala engellenmiştir.
Lojistikteki zorluklara yanıt olarak, buz ekosistemleri ılıman bölgelerdeki habitatlara göre daha az incelenmiştir. Veri çözünürlüğü değerlendirilen örnek sayısına ve çalışma alanlarının erişilebilirliğine bağlıdır. Testere, korneç ve sonraki erime gibi standart örnekleme yöntemleri mikrobiyal topluluğun manipülasyonunu içerir. Örneğin, katı buz örneklerinde klorofila (chla)değerlendirmesi, önemli bir girişim olmaksızın standart yöntemlerle mümkün değildir. Bu nedenle, araştırılan mikrobiyal topluluklar içinde erime kaynaklı sıcaklık değişiklikleri kaçınılmazdır. Psychrophiles22fotosistem II ve diğer hücresel yapıların termolizme yanıt olarak, erimiş buz örneklerinin laboratuvar analizleri her zaman yerinde koşullarda bir tahrifata yol açacaktır.
Yerinde olmayan ölçümler, güvenilir veri elde etmenin tek makul yoludur. Bu hedefe floresan tabanlı yöntemlerle ulaşılabilmektedir. Onların ışık hasat fonksiyonu nedeniyle, chla ve B-phycoerythrin (B-PE) supraglacial ortamlarda karbon döngüsüne katkıda bulunan organizmalarda mevcut, Anesio ve diğerleri tarafından kanıtlanmıştır11. Bu nedenle, bu floresan moleküller buz ekosistemlerinde mikrobiyal aracılı karbon akılarının nicelleştirilmesi için uygun biyobelirteçlerdir.
Bu çalışmada, karasal ve buz ekosistemlerinde chla ve B-PE moleküllerinin yerinde nicelleştirilmesi için yeni bir non-invaziv aletin geliştirilmesini, kalibrasyonlarını ve uygulanabilirliğini sarıyoruz. Prototip cihaz lazer kaynaklı floresan salınımına dayanıyor, l.i.f.e. olarak da bilinir. Optik cihaz(Şekil 1),lazerle indüklenen floresan uyarma sonrası floresan biyomarker imzalarını yakalar. İşlem zararsızdır ve çalışma alanında veya laboratuvarda yapılabilir.
Şekil 1: L.I.F.E. prototipi. Sol: Koruyucu kapaksız aletin fotoğrafı. Sağ: Enstrümanın şematik illüstrasyonu. Toplam kütle = 5,4 kg (lazer ve optik = 4,025 kg, dizüstü bilgisayar = 1,37 kg). Alüminyum çerçeve = 32,5 cm x 20,3 cm x 6,5 cm. Optik boru: 18,4 cm x 4 cm (çap). CCD: bluefox mv220g sensörü; F: servo yönlendirilmiş uzun geçiş filtreleri (450 nm ve 550 nm); L: optik lensler; M1: aynalar; M2: dikroik ayna; MC: mikrodenetleyici; P: prizma; PBS: polarize ışın ayırıcı; S: ayarlanabilir jiletlerden yapılmış yarık diyafram. Ölçek çubuğu = 70 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Taşınabilir çift dalga boyu kiti 4,5 kg ağırlığında dır ve harici bir bilgisayarla birlikte bir tripod üzerinde kullanılır. Alan kurulumu hızlı ve kolaydır. Cihaz tripoda takılıdır ve lens tüpü usb kablosu ve kamera kablosu ile birlikte cihaza takılır. Harici bilgisayar bir USB kablosu kullanılarak cihaza bağlanır. Tripod ayakları, mercek tüpüne doğru yönlendirilen ve numuneyi kapsalsağlayacak şekilde ayarlanır. Daha sonra, 5 mW yeşil lazer spektrometrenin optik eksenine doğru polarize ışık yönlendirir bir polarize ışın ayırıcı geçtikten sonra örnek vurur. Örnek, Şekil 1’dekırmızı ile gösterilen floresan Bir ışık sergiler. Kollamalı ışığın yarısı polarize ışın ayırıcısını geçer ve lazer sinyallerini kaldıran servo yönlendirmeli uzun geçiş filtresinden odaklanır. Daha sonra, sinyal iki ayarlanabilir jilet oluşan bir diyafram yarık vurur. Bir prizma spekülatif sinyal sensör tarafından yakalanan önce yarık diyafram ışık ortogonal ince çizgi ayırır. İşlem mavi lazer ile tekrarlanır. Ham veriler, yazılım işlemi için de kullanılan taşınabilir bir bilgisayara otomatik olarak aktarılır.
Cihaz, CCD kamera ile fotoğraf çekme, lazerleri açma/kapatma ve uzun geçişli filtre tekerleğidöndürme ile görüntü çekme yi senkronize eden bir LabVIEW ortamı kullanılarak harici bir bilgisayar tarafından kontrol edilir. Grafik kullanıcı arabirimi (GUI) üç ana bölüme ayrılmıştır. Pozlama ayarı el ile yapılır. Pozlama süresi ile sinyal yoğunluğu arasındaki düzeltme doğrusal olmasına rağmen(Şekil 2B),maksimum pozlama süresi 10 s ile sınırlıdır, çünkü daha uzun entegrasyon süreleri sinyal-gürültü oranında önemli bir azalmaya yol açar. Açıklama alanı, örneğin tanımı için kullanılır (Şekil 2A). Sağ bölümde, ölçümler biter bitmez ham görüntüler görüntülenir. Bu özellik, alandaki acil veri değerlendirmesi için çok önemlidir(Şekil 2C–E). Kırmızı alanlar, pozlama süresini kısaltarak önlenebilecek aşırı pozlanmış pikselleri gösterir.
Sonraki ham veri azaltma işlemi görüntü edinme yordamından çıkarılır ve görüntü edinimi nden sonra herhangi bir zamanda yapılabilir.
Şekil 2: Veri toplama ve ham veri değerlendirmesi için L.I.F.E. grafik kullanıcı arabirimi. (A) Yazılım örnek açıklamalar için manuel metin girişi sağlar. (B) Pozlama süresi ölçümden önce ayarlanabilir. (C−E) Ham görüntüler arabirimin sağ tarafında görüntülenir. (E) Kırmızı renkler sensörün doygunluk gösterir. (F) RUN ÖLÇÜM düğmesinin aktivasyonu veri toplama işlemini tetikler. (G)dizisinde, veri toplama sırasında otomatik olarak çalıştırılan tüm komutlar görüntülenir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Ham görüntü örneği. Sol: L.I.F.E cihazı ile kaydedilen aseton çözeltisindestandart chl ham verileri. Cihazın optik özellikleri nedeniyle, sinyal çarpık bir çizgi olarak görüntülenir. Sağ: Piksel başına ham görüntünün yorumlanması (px). Spektral eksen (5 nm/px çözünürlük) uzamsal eksen (30 μm/px çözünürlük) karşı çizilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
12-bit gri ölçekli ham görüntüler, tek boyutlu diyafram yarık ve CCD’nin önündeki prizmaya bağlı spektral bileşen nedeniyle uzamsal bir bileşen gösterir(Şekil 3). Optik kısıtlamalara yanıt olarak ham görüntüler deforme olur. Bu nedenle, bozulma derecesini tanıyan bir kod uygulanarak kırpılması ve yok edilmesi gerekir. Bu bir yazılım sihirbazı ile yapılır (Şekil 4). Daha sonra, dalga boyu kalibrasyonu 532 nm lazer ile yapılır. Yeşil ışık 1.064 nm kızılötesi lazer frekans iki katına tarafından üretilir. Her iki dalga boyu da CCD tarafından tespit edilebilir ve bu nedenle her pikselin spektral konumu otomatik olarak dewarped görüntülerde hesaplanabilir (Şekil 4).
Resim daha sonra belirli bir dalga boyu aralığına (yeşil lazer ölçümleri için 550-1.000 nm ve mavi lazer ölçümleri için 400-1.000) aşağı kırpılır. Seçili piksel satırındaki her pikselin gri değerleri sayılır ve özetlenir. Gri bir değer 0-255 arasında değişebilir. Bundan sonra, her piksel satırı bir sayı için hesaplar. Ekrandaki diğer yazılım yönergeleri, uzamsal koordinatlara göre çizilen her piksel satırındaki gri değer sayılarını gösteren bir çizim oluşturmasına yol açar. Bu, örnekte aynı anda chla ve B-PE’nin nicel mekansal ayrımcılığa izin verir. Ayrıca, bir örneğin spektral özellikleri seçilen piksel çizgilerinden otomatik olarak çizilebilir.
Şekil 4: Ham görüntüleri dewarping. Sol: Ham görüntü yeşil bir lazer ile yakalanan. Filtre kullanılmadı. Sinyaller 532 nm ve 1.064 nm’de görüntülenir. Pozlama süresi = 0.015 s. Merkez: Kırpılan 532 nm sinyali, bir dizi görüntüyü etkisiz hale getirmek için referans çizgisi olarak kullanılır. Sağ: Ham görüntü kaynağından dewarped görüntü. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Kalibrasyon
Foton sayılarını normalleştirdikten sonra pigment konsantrasyonu ile floresan yoğunluğu arasında doğrusal bir korelasyon vardı. aynı pigment konsantrasyonu ile yüksek sütun yükseklikleri ile karşılaştırıldığında. Ayrıca, zayıf floresan sinyalleri sensör üzerinde yeterli foton sayıları için uzun pozlama süreleri gerekli. Ancak, uzun entegrasyon süreleri de sensör üzerindeki başıboş ışık miktarını artırarak sinyal-gürültü oranının azalmasına neden oldu. Mevcut sürümünde, yazılım veri azaltma işlemi sırasında gürültü ve sinyal arasında ayrım yapamaz. Bu nedenle, düşük floresan yoğunluğu ölçümleri bir pigmentin aşırı tahminine yol açtı çünkü gürültü hedef pigmentlerden elde edilen bir sinyal olarak sayıldı. Ayrıca, daha konsantre pigment çözeltilerinden kaynaklanan floresan yoğunlukları düşük konsantrasyonlu çözeltilere göre daha fazla değişkenlik göstermiştir. Bu etki, kalibrasyon eğrisi için kullanılan pigment çözeltileri içindeki emme süreçleri ile açıklanabilir.
Klorofil için veri doğrulamabir nicelik
Buz ve kar örneklerini filtreledikten sonra, üç boyutlu örnekler neredeyse filtrede iki boyutlu bir örnek olarak ortaya çıktı. Bu, L.I.F.E (alan yoğunluğu) ve spektrofotometrik veriler (hacimsel ölçüm) arasında doğrudan bir karşılaştırmayı haklı çıkarılmıştır.
Veri seti(Şekil 8)yüksek pigment konsantrasyonunun küçümsenmeye yol açtığını, düşük pigment konsantrasyonunun ise gerçek değerin aşırı tahminine yol açtığını göstermiştir. Bu etki filtre kek kalınlığı ve dolayısıyla, örnek hacimsel karakteri ile açıklanabilir. Lazer penetrasyon derinliği numunenin optik yoğunluğuna ve kalınlığına bağlı. Lazer daha derin katmanlarda pigment floresan neden olamazdı çünkü yüksek pigment içeriği hafife alındı. Ancak, ince filtre kek, düşük floresan sinyalleri pigmentlerin düşük alan yoğunlukları nedeniyle yakalandı. Görünüşe göre, filtre kendisi 450 nm uzun geçiş filtresi geçtikten sonra lazer kaynaklı sinyalleri gösterdi(Şekil 12). Bu sinyal yanıltıcı chlatüretilen floresan sinyali olarak sayılır. Bu nedenle, ince ve çok kalın filtre kek L.I.F.E. aleti ile ölçmek zordur.
Şekil 12: GF/F filtreüzerindeki kalın (A) ve ince (B) filtre keklerinden floresan sinyalleri. (A) Kendi kendine gölgelendirme, lazerin neden olduğu floresanderin daha derin katmanlardan oluşmasını önler ve bu da gerçek pigment konsantrasyonunun hafife alınmasını önler. (B) Filtre yansımaları ile kaplama ile filtre kek floresan emisyon. (C) Ham veri filtre yansıması (gri) gösterir. Bir laboratuvar türetilmiş chlbir floresan desen spektral özelliği kırmızı ile gösterilmiştir. Ölçek çubuğu = 45 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayınız.
L.I.F.E. prototipinin sınırlamaları
Veri azaltma sırasında, MATLAB kodlu yazılım belirli bir dalga boyu aralığında piksel hatları özetleyerek ham görüntüleri yorumladı. Yazılımın geçerli sürümü organik ve inorganik türemiş sinyalleri ayırt etmedi. Birden çok sinyalin varlığı gerçek pigment içeriğinin aşırı tahminine yol açabilir. Düşük floresan yoğunluklarına bağlı uzun maruz kalma süreleri sinyal-gürültü oranının azalmasına yol açmış ve yukarıda açıklandığı gibi etkiyi teşvik edilmiştir (bkz. Şekil 8 ve Şekil 12).
Şekil 13’te gösterilen bir jeot kaya, yeşil ve mavi ışıkla maruz kaldığında kırmızı floresan ışık göstermiştir. Şu anda floresan minerallerden mi yoksa porfirin bazlı moleküllerden mi kaynaklandığı belli değildir. Bu nedenle, biyolojik ve biyolojik olmayan sinyallerin bir yer kaplaması bu yöntemin uygulanmasını sınırlayabilir ve l.I.F.E. prototipi için özel olarak yapılmış bir floresan veritabanının kurulmasını gerektirebilir.
Şekil 13: Ny-Ålesund’da bulunan bir jeot kayasından mineral floresansı. Kaya 532 nm 50 mW lazer(A)ve 405 nm 50 mW lazer(B)ile heyecanlandı. Her iki resim de objektife bağlı bir polarizasyon filtresi ile çekildi, bu da gerçek floresan renklerin tahrif edilmesine yol açtı. (C) Gün ışığında polarizasyon filtresi kullanılmadan gerçek renkli görüntü. Ölçek çubuğu = 40 mm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Beutler ve diğerleri29, deniz ekosistemlerinde siyanobakterilerin karakteristik emisyon spektrumlarının çevre koşullarına bağlı olduğu sonucuna vardılar. Ayrıca, metabolik durum fototrofik organizmalarda floresan özellikleri üzerinde bir etkisi vardır30. L.I.F.E cihazı, çevresel koşullarla ilişkili numunenin spektral bilgilerini içeren biyo-parmak izi kitaplıklarını kullanarak alg ve siyanobakteriyel floresan deseni ayırt edebilir.
Koyu adapte chla moleküllerinde, tüm reaksiyon merkezleri tamamen oksitlenir ve fotokimya için kullanılabilir ve floresan verimi31söndürülmez. L.I.F.E. prosedürünü kullanan bir numune önce 532 nm lazer (yeşil) ve ardından 405 nm lazer (mavi) ile heyecanlanır. Mavi lazer tarafından ikinci uyarma sırasında, chla yeşil lazer tarafından önceden uyarma nedeniyle azalmış floresan yanıtı gösterebilir. Chla 532 nm dalga boyunda enerji emer, onun emme maksimum dalga boyu uzaklığı rağmen32. Gerçekchl 405 nm bir ölçüm önce, yeşil lazer fotokimyasal reaksiyonlara neden olabilir, hedef pigmentlerde söndürme mekanizmaları aktive. Ayrıca, deniz fototrofik organizmaların ön aydınlatma 450 nm-600 nm arasında spektral norm eğrileri bir değişiklik yol açmazken floresan yoğunlukları standart sapma% 2529arttı . Türe bağlı olarak, floresan yoğunlukları bile önceki uyarma yanıt olarak artmıştır. Bu konu daha fazla araştırma gerektirir.
Uygulanabilirlik
L.I.F.E. cihazını çeşitli habitatlarda kriyokonit deliklerine odaklanarak test ettik. Lazer, ölçüm sırasında ortam ışığının bulunmaması nedeniyle toprak ve biyofilm habitatlarında başarıyla uygulanmıştır. Krilonit granülleri, tortu tabakaları deliğin altından gelen ışığı bloke ettiğinde ölçülebilir(Şekil 14A,C). İnce tortu kriyokonit delikleri alttan gelen başıboş ışık için geçirilme(Şekil 14B). Başıboş ışık ölçümü bozar. Bu nedenle, çıplak buz yüzeylerinde pigment konsantrasyonu henüz gün ışığı koşullarında ölçülebilir değildir. Sinyal işleme çalışmaları şu anda yüksek ortam ışığı koşullarında sistemin çalışmasını sağlamak için devam etmektedir.
Şekil 14: Üstüne sıvı su ile cryoconite delik. (A) L.I.F.E. lens tüpü ile buzul üzerinde kriyokonit. Ölçek çubuğu = 70 mm. (B) Tortu tabakası (kırmızı) çok incedir. Sokak ışığı kriyokonit tabakasından kanıyor. (C) Tortu tabakası, alttan gelen başıboş ışığı engelleyecek kadar kalındır. Bu tip kriyokonit deliği L.I.F.E. aleti ile ölçülebilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Sonuç olarak, L.I.F.E. aletimiz, toprak, bakteri paspasları, biyofilmler ve buzul yüzeylerinde kriyokonit delikleri gibi karasal habitatlarda fotoototrofik organizmalar tespit etti. Hedef moleküller chla ve B-PE idi. Uzamsal çözünürlük 30 μm/px idi. ChLA için algılama limiti 250 pg/mL ve B-PE için 2 ng/mL idi. Bir laboratuvar kalibrasyonundan sonra, Kuzey Kutbu’ndaki çalışma alanımızda toplanan numunelerde pigment içeriğini ölçebildik. Otomatik bir veri azaltma işlemi için kendi kendine programlanmış yazılım uyguladık. Ölçümler sırasında minerallerin varlığı ve değişen ışık koşullarının etkileri daha fazla araştırma gerektirir.
İklim ısınması ile, artan sıcaklıklar sıvı su gelişmiş kullanılabilirliği yol, ototrofik ve heterotrofik doğanın buzlu yüzeylerde daha yüksek biyolojik aktivite ile sonuçlanır. Kriyosferdeki aktif yaşamın tam bir resmini vermek için heterotrofik organizmaları yerinde tespit etmek için yoğun çaba gösterilmelidir. Bu diğer hedef pigmentler ve uygun lazer uyarma dalga boyları ile test edilebilir. Bu nedenle, L.I.F.E. küresel değişim ve olası astrobiyolojik uygulamalar bağlamında supraglacial koşullar için yüksek zamansal ve mekansal çözünürlük sağlayan uygun bir izleme sistemi sağlar.
The authors have nothing to disclose.
Yazarlar minnetle Albay (IL) J.N. Pritzker, Tawani Vakfı, ABD, Avusturya Federal Bilim, Araştırma ve Ekonomi Bakanlığı (Köpüklü Bilim SPA04_149 ve SPA05_201), Alpine Forschungsstelle Obergurgl (AFO), Avusturya Uzay Forumu ( ÖWF), Hintertuxer Natur Eis Palast’dan Roman Erler, Avusturya Federal Ormancılık ve Üs Müdürü Nick Cox, Ny Alesund’daki (Svalbard) Arktik İstasyonu’ndan. Biz de Sabrina Obwegeser, Carina Rofner ve Fabian Drewes onların yardım için filme sırasında borçluyuz. Son olarak, james Bradley’e eşlik eden videoiçin ses verdiği için teşekkür etmek istiyoruz.
aceton | Merck | 67-64-1 | |
B-Phycoerythrin | Invirtrogen | P6305 | |
Chlorophyll a standard | Sigma-Aldrich | C6144-1MG | |
formaline | Merck | HT501128 | 36% |
GF/C filters | Whatman | WHA1822025 | 25mm diameter |
HCl | Merck | H1758 | 36,5-38% |
L.I.F.E. Prototype | University of Innsbruck | built on demand | |
LabView | National Instruments | Software, Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench | |
Leucine, L-[4,5-3H], 1 mCi | Perkin Elmer | NET1166001MC | radioactive |
Liquid scintillation cocktail Beckman Ready Use | Beckman | not more available, can be compensated by Ultra Gold, Packard | |
liquid scintillation counter | Beckman | out of stock | LSC 6000 IC |
NaH14CO3 (4 µCi/ml) | DHI Denmark | 4 μCi/ml, 1 ml | radioactive |
Osmonics polycarbonate filters | DHI Denmark | PCTE | 25mm diameter, 0,2µm pore size |
Polyscintillation vials | Perkin Elmer | WHA1825047 | 20ml |
sample tubes | Sigma Aldrich | T2318-500EA | Greiner centrifuge tubes, 50ml |
Spectrophotometer | Hitachi | NA | Model U2001, any photometer for absorption spectroscopy measuring at 664nm and 750nm would be appropriate |
trichloric acetic acid (TCA) | Merck | T6399 | 100% |
ultrasonic probe | nano lab | QS1T-2 |