海洋所研究發(fā)現(xiàn)南黃海水動力過程可促進細菌對顆粒有機物的轉(zhuǎn)化從而降低生物碳泵的傳輸效率
近日,中國科學院海洋研究所宋金明、袁華茂研究團隊研究發(fā)現(xiàn)南黃海水動力過程可促進細菌對顆粒有機物的轉(zhuǎn)化從而降低生物碳泵的傳輸效率,研究成果以“Bacterial reworking of particulate organic matter in a dynamic marginal sea: Implications for carbon sequestration”為題發(fā)表在地學期刊Organic Geochemistry。
顆粒有機碳(POC)通過沉降作用將上層浮游植物固定的碳傳輸至海底實現(xiàn)長期保存,是海洋最終的碳匯。然而,POC在沉降過程中會經(jīng)歷微生物分解與轉(zhuǎn)化等一系列復雜的生化過程,降低了生物泵的傳輸效率,這對海洋碳匯的形成不利,因此,海洋POC的垂直轉(zhuǎn)移研究備受關(guān)注。
研究團隊基于氨基糖構(gòu)成和豐度解析了南黃海顆粒有機物的來源、降解轉(zhuǎn)化和埋藏等生物地球化學過程,并估算了細菌有機碳在POC中的比例。結(jié)果表明,南黃海35 N斷面顆粒有機物(POM)濃度受控于陸源輸入以及初級生產(chǎn),呈現(xiàn)由近岸向遠岸、表層向底層遞減的變化趨勢(圖1)。南黃海POM中葡萄糖胺/半乳糖胺(GlcN/GalN)比值與Chl-a濃度具有顯著正相關(guān)關(guān)系,表明初級生產(chǎn)是POM生物活性的重要調(diào)控因素。具有高生物活性的POM可迅速激發(fā)微生物代謝活動,從而形成異養(yǎng)轉(zhuǎn)化的熱點。整體而言,南黃海POM中GlcN/GalN比值普遍較低(<3),特別是在黃海冷水團內(nèi)部具有極低的GlcN/GalN比值(約為0.7),表明POM已經(jīng)歷了廣泛的微生物降解?;诎谒幔?span>MurA)的估算表明,南黃海顆粒有機碳平均約13%來源于細菌貢獻。在近岸區(qū)由于強烈的水體混合以及冷水團上方氣旋性渦流的存在,增加了POM在水體中的停留時間,從而促進了細菌對POM的轉(zhuǎn)化,導致細菌貢獻率較高(約25%)。水動力過程影響水體POC的成巖作用降低了生物碳泵效率,但可能通過各種細菌代謝途徑助力長期的碳封存(圖2)。
論文第一作者為郭金強博士,宋金明、袁華茂為通訊作者。
論文信息:
Jinqiang Guo, Yuan Shen, Huamao Yuan, Jinming Song, Xuegang Li, Liqin Duan, Ning Li. 2023. Bacterial reworking of particulate organic matter in a dynamic marginal sea: Implications for carbon sequestration. Organic Geochemistry, 179: 104583

圖1 南黃海35 N斷面顆粒有機物、氨基糖不同組分的的斷面分布

圖2 南黃海有機碳的轉(zhuǎn)化和封存途徑
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