Deniz tabanındaki anaerobik üre oksidasyonu, göz ardı edilmiş ama küresel ölçekte önemli bir azot kaybı yoludur

Gizli azot yollarının önemi

Aşırı gübreleme ve atık sular okyanusa büyük miktarda azot boşaltarak alg patlamalarını ve düşük oksijenli “ölü bölgeleri” besliyor. Bilim insanları, deniz tabanındaki çamurun içindeki mikroorganizmaların bu fazla reaktif azotu zararsız azot gazına dönüştürerek temizlemeye yardımcı olduğunu biliyor. Bugüne kadar yalnızca iki ana temizleme yolu yaygın olarak kabul ediliyordu. Bu çalışma, sedimanlarda oksijensiz koşullarda ürenin yakılması yoluyla işleyen üçüncü, göz ardı edilmiş bir yolun—özellikle derin denizlerde—anlamlı bir azot payını sessizce yok ettiğini gösteriyor.

Yoğun kıyı denizlerinde sessiz bir kimyasal

Üre en çok hayvan atığı olarak bilinir, ancak okyanusta mikroorganizmalar tarafından da üretilir ve insan faaliyetleriyle eklenir. Yazarlar, Bohai ve Sarı Deniz’den Doğu Çin Denizi’ne kadar Çin’in kıyı denizlerindeki çamurun altındaki üreyi ölçtüler. Ürenin genel olarak amonyumdan daha az bol olmasına rağmen, sediman gözenek suyundaki çözünmüş organik azotun önemli bir kesimini oluşturabileceğini buldular. Konsantrasyonlar yüzeye yakın yerlerde daha yüksekti ve derinlikle azalıyordu; bu, mikroorganizmaların onu sürekli tükettiğinin bir işaretiydi. Oksijenin tükendiği fakat nitrat ve nitritin hâlâ bulunduğu kilit katmanlarda üre ile bu oksitlenmiş azot biçimleri çakışıyor ve daha önce şüphelenilen ama kanıtlanmamış bir yol olan anaerobik üre oksidasyonu için uygun koşulları yaratıyordu.

Çamurda gizli bir yolun kanıtlanması

Bu süreci doğrudan tespit etmek için ekip hassas bir izleyici yöntemi kullandı. Sediman süspansiyonlarına ağır azot izotopu taşıyan üre eklediler ve işaretli azot gazının ortaya çıkışını izlediler. Çoğu istasyonda oksijensiz koşullar altında işaretli gazın belirgin, lineer birikimini gördüler; çamur sterilize edildiğinde veya nitrat ve nitritten yoksun bırakıldığında bu sinyal kayboldu, bu da işin canlı mikroorganizmalar tarafından yapıldığını kanıtladı. Ancak sinyalin bir kısmı, ürenin önce amonyuma ayrıştığı ve ardından bilinen mikroorganizmalar tarafından işlendiği yan bir yoldan da gelebilirdi. Araştırmacılar, eşzamanlı olarak işaretli amonyum ve gaz ölçümlerini kullanarak bu dolaylı yolu gerçek doğrudan üre oksidasyonundan ayıran rafine bir hesaplama şeması oluşturdu. Bu düzeltmeden sonra bile örneklenen noktaların %90’ında doğrudan anaerobik üre oksidasyonu tespit edildi ve bu yolun yaygın olduğunu gösterdi.

Rekabetin bu gizli süreci nasıl şekillendirdiği

Süreç doğrulandıktan sonra yazarlar, bunun oksijensiz amonyum oksidasyonuyla karşılaştırıldığında ne kadar önemli olduğunu sordular. Çin’in kıyı denizlerinde üre bazlı oksidasyon daha yavaş gerçekleşiyordu; ortalamada amonyum oksidasyon hızının yaklaşık %15’ini sağlıyor ve klasik denitrifikasyon dahil edildiğinde toplam azot kaybının sadece birkaç yüzdesini oluşturuyordu. Ancak üreden gelen pay sabit değildi. Deneyler, üre ve amonyum yollarının sıcaklığa benzer şekilde tepki verdiğini gösterdi, ama mikroorganizmalar amonyumu kullanmayı daha kolay bulduğundan amonyumu tercih ediyor gibi görünüyordu. Gözenek suyunda amonyum yüksek olduğunda üre katkısı güçlü bir şekilde baskılanıyordu; amonyum kıt olduğunda üre daha büyük bir rol oynuyordu. Amonyum düzeyleri ile üre yolunun göreli katkısı arasındaki bu sıkı, niceliksel ilişki ekip tarafından okyanusun diğer bölgeleri için öngörücü bir ilişki kurmakta kullanıldı.

Sığ raflardan derin çukurlara küresel bir bakış

Bu ilişkiyi ve dünya çapında sedimanlardaki azot döngüsü ve amonyum üzerine yayımlanmış verileri kullanarak, araştırmacılar anaerobik üre oksidasyonunun küresel ölçekte ne kadar azot yok ettiğini tahmin ettiler. Mutlak hızın çoğu derinlik bölgesinde karşılaştırılabilir olduğunu, ancak en derin çukurlarda düştüğünü buldular. Buna karşılık, toplam azot kaybı içindeki payı derinlikle düzenli olarak artıyor: verimli kıta şelflerinde ılımlı, kıta yamaçlarında daha büyük ve bazı abyssal ve hadal sedimanlarda azot kaybının yaklaşık beşte biri kadarına ulaşıyor. Genel olarak, yazarlar bu yolun her yıl deniz sedimanlarından uzaklaştırılan azotun yaklaşık %7’sinden sorumlu olduğunu hesaplıyor; derin, besin açısından fakir deniz tabanı orantısız bir katkı sağlıyor.

Okyanusun azot dengesinin anlamı

Uzman olmayanlar için mesaj şu: okyanusun fazla azotu “kendi kendini temizleme”si daha önce anlaşılandan daha karmaşık. Karanlık, oksijensiz çamurdaki mikroplar yalnızca bir veya iki azot kaynağına bağımlı değil; özellikle derin, düşük amonyumlu sedimanlarda doğrudan üreden de yararlanabiliyorlar. Bu yol amonyum temelli kuzeninden daha yavaş olsa da, gezegen ölçeğinde azot dengesinde önemli olacak kadar yaygın. Mevcut deniz azot döngüsü modelleri büyük ölçüde anaerobik üre oksidasyonunu görmezden geldiğinden, bu çalışma okyanusun reaktif azottan kendini ne kadar çabuk arındırabileceğine ve insan kaynaklı girişler ile iklim değişikliğine nasıl yanıt vereceğine dair mevcut tahminlerin yeniden gözden geçirilmesi gerektiğini öne sürüyor.

Atıf: Xu, H., Song, G., Zhu, R. et al. Anaerobic urea oxidation is an overlooked but globally relevant nitrogen loss pathway in marine sediments. Commun Earth Environ 7, 299 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03323-3

Anahtar kelimeler: deniz azot döngüsü, deniz tabanı sedimentleri, üre oksidasyonu, anammox, derin deniz biyocoğrafyokimyası