海洋所研究發(fā)現(xiàn)南黃海水動(dòng)力過程可促進(jìn)細(xì)菌對(duì)顆粒有機(jī)物的轉(zhuǎn)化從而降低生物碳泵的傳輸效率
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所宋金明、袁華茂研究團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)南黃海水動(dòng)力過程可促進(jìn)細(xì)菌對(duì)顆粒有機(jī)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(xué)期刊Organic Geochemistry。
顆粒有機(jī)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(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期保存,是海洋最終的碳匯。然而,POC在沉降過程中會(huì)經(jīng)歷微生物分解與轉(zhuǎn)化等一系列復(fù)雜的生化過程,降低了生物泵的傳輸效率,這對(duì)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(tuán)隊(duì)基于氨基糖構(gòu)成和豐度解析了南黃海顆粒有機(jī)物的來源、降解轉(zhuǎn)化和埋藏等生物地球化學(xué)過程,并估算了細(xì)菌有機(jī)碳在POC中的比例。結(jié)果表明,南黃海35 N斷面顆粒有機(jī)物(POM)濃度受控于陸源輸入以及初級(jí)生產(chǎn),呈現(xiàn)由近岸向遠(yuǎn)岸、表層向底層遞減的變化趨勢(shì)(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(jí)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(dòng),從而形成異養(yǎng)轉(zhuǎn)化的熱點(diǎn)。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(tuán)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。基于胞壁酸(MurA)的估算表明,南黃海顆粒有機(jī)碳平均約13%來源于細(xì)菌貢獻(xiàn)。在近岸區(qū)由于強(qiáng)烈的水體混合以及冷水團(tuán)上方氣旋性渦流的存在,增加了POM在水體中的停留時(shí)間,從而促進(jìn)了細(xì)菌對(duì)POM的轉(zhuǎn)化,導(dǎo)致細(xì)菌貢獻(xiàn)率較高(約25%)。水動(dòng)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(xì)菌代謝途徑助力長(zhǎng)期的碳封存(圖2)。
論文第一作者為郭金強(qiáng)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(jī)物、氨基糖不同組分的的斷面分布

圖2 南黃海有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化和封存途徑
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