دانشمندان نشان داده‌اند که همزیستی بین یک گونه‌ی جلبک و باکتری، عامل اصلی تولید عنصر حیاتی نیتروژن در اقیانوس شمالی است. فرایندهای میکروبی در تثبیت نیتروژن، این عنصر را به شکلی تبدیل می‌کنند که توسط موجودات زنده قابل استفاده باشند. اخیراً این ساختار از نیتروژن در آب‌های قطبی کشف شده است. بر اساس مطالعات منتشر شده در مجله آکادمی علوم، این تغییر ممکن است به دلیل تغییرات آب و هوایی باشد، که بر چرخه‌های شیمیایی جهان تأثیر می‌گذارد.
بدون وجود منبع نیتروژن، فیتوپلانکتون‌ها در قطب شمال همیشه با وجود مقدار کمی کربن که از سطح اقیانوس و اتمسفر دریافت می‌کنند، رشد می‌کنند. با وجود منبع جدید نیتروژن رشد فیتوپلانکتون‌ها افزایش می‌یابد و در نهایت باعث کاهش سطح کربن اتمسفر می‌شود
مدیر عامل آزمایشگاه بیگلو در علوم اقیانوس گفت: “پیدا کردن این روند در قطب شمال اتفاق تکان دهنده‌ای است. ما فکر می‌کردیم که تثبیت نیتروژن تنها در آب‌های گرمسیری و نیمه‌گرمسیری اتفاق می‌افتد. این یافته ممکن است پیامدهای بزرگی بر چرخه‌های شیمیایی اقیانوس و آب و هوا داشته باشد.”
همان‌طور که گیاهان برای رشد به نیتروژن نیاز دارند، وجود این عنصر برای گیاهان میکروسکوپی اقیانوس به نام فیتوپلانکتون‌ها نیز ضروری است. با این حال بیشتر نیتروژن موجود در اقیانوس در قالب گازی است که توسط بیشتر موجودات قابل استفاده نیست و تنها چند نوع میکروارگانیسم قادر به استفاده از این نوع نیتروژن هستند. دانشمندان مدت‌ها معتقد بودند که فرایند تثبیت نیتروژن توسط فیتوپلانکتون‌ها تنها در آب‌های گرم اتفاق می‌افتد.
در سال ۲۰۱۷، مقاله‌ای منتشر شد که نشان‌دهنده‌ی پدیده‌ی تثبیت نیتروژن در قطب شمال بود، اما هنوز مشخص نشده بود که چه ارگانیسمی مسئول انجام این فرایند است. دانشمندان دریافتند که عامل اصلی تثبیت نیتروژن، یک سیانوباکتری تک‌سلولی است که در همزیستی با جلبک به طور معمول در آب گرم زندگی می‌کند.
همزمان با آب شدن یخ‌ها، اقیانوس شمالی در حال گرم شدن است و فصل رشد فیتوپلانکتون طولانی می‌شود. دانشمندان معتقدند که شرایط گرم‌شدن اقیانوس ناشی از تغییرات آب و هوایی است و موجب فرایند تثبیت نیتروژن در اقیانوس می‌شود. همچین آن‌ها معتقدند که این تغییر در فعالیت تثبیت نیتروژن، به نوبه‌ی خود بر آب و هوای جهانی تأثیر می‌گذارد.
همان‌طور که فیتوپلانکتون رشد می‌کند، کربن را از اقیانوس و در نهایت از اتمسفر حذف می‌کند، اما برای انجام این کار به نیتروژن نیاز دارد که این نیتروژن در طی فرایند تثبیت نیتروژن تأمین می‌شود. در حال حاضر فرایند تثبیت نیتروژن در اقیانوس شمالی حدود دو درصد از نیتروژن جهان را تأمین می‌کند.
ادامه‌ی بررسی این فرایند و ترکیب آن با مدل‌های بیوگرافی شیمی جهانی، پیش‌بینی‌های آب و هوایی و درک چرخه‌های مهم اقیانوس را بهبود خواهد بخشید. محققان معتقدند که این افزایش در میزان نیتروژن اقیانوس شمالی می‌تواند چرخه‌های بیوگرافی شیمی در اقیانوس شمالی را تحت تأثیر قرار دهد و موجب تغییرات بیشتری در چرخه‌های اقیانوس شود.
طبق گفته دانشمندان، تحقیقات انجام‌شده در گذشته موجب شناسایی این روند جدید در اقیانوس شد. دانشمندان می‌گویند: “ما باید داده‌ها و نتایج را حفظ کنیم و آن را در اختیار مردم قرار بدهیم تا بتوانیم یاد بگیریم که چگونه اقیانوس در حال تغییر است.”
