海洋所揭示西太暖池上層細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)快速消耗及有限碳儲(chǔ)貢獻(xiàn)
近日,中國科學(xué)院海洋研究所宋金明團(tuán)隊(duì)與德國亥姆霍茲海洋研究中心合作,在國際地學(xué)自然指數(shù)(Nature Index)期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)在線發(fā)表了題為“Rapid cycling of bacterial particulate organic matter in the upper layer of the Western Pacific Warm Pool”的研究成果,報(bào)道了西太暖池區(qū)細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)的豐度、活性及對(duì)海洋生物碳泵儲(chǔ)碳貢獻(xiàn)的新見解。
海洋是地表系統(tǒng)最大的碳儲(chǔ)庫,在全球碳循環(huán)及氣候變化中扮演著重要角色。海洋表層浮游植物通過光合作用將二氧化碳轉(zhuǎn)化為顆粒有機(jī)碳,在經(jīng)歷一系列復(fù)雜過程后在重力作用下沉降至海洋內(nèi)部,這一過程被形象地概括為生物碳泵,是最為重要的海洋儲(chǔ)碳機(jī)制之一。生物碳泵的效率普遍較低,大部分顆粒有機(jī)質(zhì)在海洋上層被細(xì)菌降解,僅有約10%可輸出至海洋中層(約1000米)以下,更有不到1%可最終到達(dá)沉積物中埋藏。然而,細(xì)菌對(duì)有機(jī)質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化機(jī)制并不清晰,細(xì)菌既是有機(jī)質(zhì)的降解者也是貢獻(xiàn)者,細(xì)菌的重要功能還可將活性有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為惰性細(xì)菌碎屑,從而助力碳封存,增加海洋碳匯。因此,細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)的豐度和活性成為影響生物碳泵儲(chǔ)碳效率的關(guān)鍵因素。但到目前為止,對(duì)水柱中細(xì)菌有機(jī)質(zhì)循環(huán)過程以及其對(duì)生物碳泵的貢獻(xiàn)仍知之甚少。

細(xì)菌對(duì)顆粒有機(jī)碳的降解與轉(zhuǎn)化
基于此,宋金明研究團(tuán)隊(duì)對(duì)采集于西太暖池區(qū)的兩個(gè)全水柱懸浮顆粒物,通過解析細(xì)菌生物標(biāo)志物D-氨基酸的變化,探究了細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)的豐度和活性。研究發(fā)現(xiàn),西太暖池表層約27%的顆粒有機(jī)碳和約39%的顆粒氮來源于細(xì)菌。然而,大多數(shù)細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)(約87%)具有易降解或半易降解特性,大約85%的細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)在100~300米深度之間被去除。細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)在上層海洋的快速去除可能與西太暖池區(qū)的寡營養(yǎng)特征有關(guān)。在寡營養(yǎng)條件下,大量細(xì)菌有機(jī)質(zhì)被呼吸消耗用于能量供給而非細(xì)菌生物量生產(chǎn)。此外,西太暖池區(qū)的高溫進(jìn)一步增強(qiáng)了細(xì)菌有機(jī)質(zhì)的呼吸消耗,從而導(dǎo)致僅有~8%的細(xì)菌有機(jī)質(zhì)助力長期碳封存。這一結(jié)果表明,在寡營養(yǎng)海域細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)可能對(duì)生物碳泵儲(chǔ)碳的貢獻(xiàn)有限,這對(duì)解析開闊大洋碳匯過程與精確化評(píng)估海洋碳匯潛力具有重要的科學(xué)價(jià)值。

西太暖池區(qū)細(xì)菌顆粒有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)
論文第一作者為郭金強(qiáng)博士(目前在德國亥姆霍茲海洋研究中心從事博士后研究),宋金明、袁華茂研究員為論文通訊作者,該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院A類先導(dǎo)專項(xiàng)等項(xiàng)目資助。
相關(guān)論文及鏈接如下:
Guo, J. Q., Zhou, B., Achterberg, E. P., Yuan, H. M., Song, J. M., Duan, L. Q., & Li, X. G. (2023). Rapid cycling of bacterial particulate organic matter in the upper layer of the Western Pacific Warm Pool. Geophysical Research Letters, 50, e2023GL102896. https://doi.org/10.1029/2023GL102896.
附件下載:
魯公網(wǎng)安備37020202001323號(hào) | 古鎮(zhèn)口園區(qū)地址:青島市西海岸新區(qū)海軍路88號(hào) 南海路園區(qū)地址:青島市市南區(qū)南海路7號(hào) 科考船碼頭基地:青島市西海岸新區(qū)長江東路8號(hào) |
郵編:266000 郵件:iocas@qdio.ac.cn 電話:0532-82898611 傳真:0532-82898612 |
