海洋所研究發(fā)現(xiàn)水動(dòng)力營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)控制河流影響邊緣海顆粒有機(jī)物的構(gòu)成與活性
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所宋金明、袁華茂團(tuán)隊(duì)聯(lián)合德國(guó)亥姆霍茲基爾海洋研究中心(GEOMAR)在地學(xué)期刊《Journal of Geophysical Research: Oceans》發(fā)表了題為“Influence of hydrodynamics on the composition and reactivity of particulate organic matter in a large river influenced ocean margin”的研究成果,研究團(tuán)隊(duì)聚焦受水團(tuán)運(yùn)動(dòng)、渦流和臺(tái)風(fēng)等多種水動(dòng)力過(guò)程影響的長(zhǎng)江口及鄰近黃東海的海水POC,揭示了水動(dòng)力過(guò)程對(duì)邊緣海顆粒有機(jī)質(zhì)構(gòu)成和活性的影響機(jī)制。
邊緣海占全球海洋表面積的約7%,但卻具有初級(jí)生產(chǎn)力高、異養(yǎng)代謝活躍和有機(jī)碳埋藏迅速的特點(diǎn),在全球碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。邊緣海特別是受大河影響下的邊緣海通常具有復(fù)雜的水動(dòng)力過(guò)程,加之受到人類(lèi)活動(dòng)和氣候變化的影響,導(dǎo)致這一區(qū)域有機(jī)質(zhì)的來(lái)源及生物地球過(guò)程異常復(fù)雜。盡管在過(guò)去二三十年已在邊緣海進(jìn)行了大量研究,但對(duì)于水動(dòng)力過(guò)程是如何影響顆粒物構(gòu)成、生物活性及細(xì)菌轉(zhuǎn)化等重要科學(xué)問(wèn)題并未探明。
本研究通過(guò)科學(xué)三號(hào)考察船于2017年春季和秋季在長(zhǎng)江口及鄰近區(qū)域采集了懸浮顆粒物及水樣,通過(guò)探析顆粒有機(jī)碳含量及其組分D/L氨基酸并結(jié)合營(yíng)養(yǎng)鹽濃度以及細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),深入探究了有機(jī)碳的構(gòu)成、活性和細(xì)菌轉(zhuǎn)化過(guò)程。

采樣站位圖
研究發(fā)現(xiàn),在受長(zhǎng)江沖淡水、氣旋型渦流和臺(tái)風(fēng)影響的區(qū)域,顆粒有機(jī)質(zhì)具有相對(duì)較高的生物可利用性,這與水動(dòng)力過(guò)程增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)鹽供給、促進(jìn)新鮮有機(jī)質(zhì)的浮游生物生產(chǎn)有關(guān)。相比之下,受臺(tái)灣暖流影響的區(qū)域雖然臺(tái)風(fēng)促進(jìn)了水體混合,但其寡營(yíng)養(yǎng)的特征仍導(dǎo)致顆粒有機(jī)質(zhì)的生物活性較低。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),具有高生物活性的顆粒有機(jī)質(zhì)伴隨較高的胞外酶活性,表明活性有機(jī)質(zhì)可以迅速激發(fā)異養(yǎng)轉(zhuǎn)化。通過(guò)細(xì)菌生物標(biāo)志物D-氨基酸估算了細(xì)菌對(duì)顆粒有機(jī)碳的貢獻(xiàn),結(jié)果顯示高生物活性的顆粒有機(jī)質(zhì)同時(shí)具有高的細(xì)菌有機(jī)碳貢獻(xiàn)(圖3),并且約2/3的細(xì)菌有機(jī)碳以細(xì)菌殘骸的形式存在,表明高生物活性的生物熱點(diǎn)區(qū)域可能代表了碳封存的重要場(chǎng)所。本研究揭示了邊緣海新鮮有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)在很大程度上受水動(dòng)力過(guò)程驅(qū)動(dòng)的營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)控制,對(duì)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)動(dòng)態(tài)邊緣海的碳轉(zhuǎn)化和碳封存具有重要意義。

顆粒有機(jī)碳降解指標(biāo)變化特征

異養(yǎng)細(xì)菌豐度及細(xì)菌對(duì)顆粒有機(jī)碳貢獻(xiàn)
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所郭金強(qiáng)博士(現(xiàn)為德國(guó)亥姆霍茲基爾海洋研究中心GEOMAR博士后),宋金明研究員、袁華茂研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、嶗山實(shí)驗(yàn)室、中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目的聯(lián)合支持。
論文信息:
Guo, J. Q, Zhou, B., Achterberg, E. P., Song, J. M., Duan, L. Q., Li, X. G., & Yuan, H. M. (2024). Influence of hydrodynamics on the composition and reactivity of particulate organic matter in a large river influenced ocean margin. Journal of Geophysical Research: Oceans, 129, e2023JC020488.
原文鏈接:
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JC020488
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