进一步了解海洋在碳循环中的作用

俄勒冈州立大学的微生物学研究人员对海洋中碳循环的机制有了新的认识，他们使用一种新方法来追踪哪些微生物正在消耗常见浮游植物物种产生的不同类型的有机碳。

俄勒冈州立大学微生物学系副教授、该研究的负责人瑞安·穆勒 (Ryan Mueller) 表示，这项研究是预测有多少碳会以温室气体二氧化碳的形式离开海洋进入大气，以及有多少碳最终会被埋入海洋沉积物中的重要一步。学习。

研究结果今天发表在《国家科学院院刊》上。

“我们的研究表明，海洋中不同种类的微生物在它们喜欢吃的食物来源中非常特殊，但可以预测，”第一作者、俄勒冈州立大学博士生布兰登·基夫特 (Brandon Kieft) 说。现为英属哥伦比亚大学博士后研究员。“随着全球气候变化继续快速改变海洋环境，微生物的食物来源也将发生变化，最终有利于某些类型而不是其他类型。”

浮游植物是海洋食物链底部的微生物，是关键生物碳泵的关键组成部分。大多数漂浮在海洋的上部，在那里阳光可以很容易地到达它们。

微小的自养植物——它们自己制造食物——通过在光合作用过程中吸收二氧化碳，对大气中的二氧化碳水平产生重大影响。它是一个天然汇，也是从大气中清除CO 2(最丰富的温室气体)的主要方式之一。自工业时代开始以来，大气中的二氧化碳增加了 40%，为地球变暖做出了重大贡献。

“我们正在研究初级生产者——微生物浮游植物——的有机材料的消费者——异养微生物，”穆勒说。“这两个群体都是微生物，前者主要消耗有机碳作为食物来源，而后者‘固定’自己的有机碳。微生物构成了食物网和生物碳泵的基础，我们的工作主要集中在探索什么消费者正在这个系统中做。”

海洋表层储存的碳几乎与大气中存在的碳一样多。当海洋吸入大气中的二氧化碳时，浮游植物利用 CO 2和阳光进行光合作用：它们将它们转化为糖类和其他细胞可用作能量的化合物，并在此过程中产生氧气。

这种所谓的固定碳构成了海洋食物网中异养微生物和高等生物(如鱼类和哺乳动物)的饮食，它们最终通过呼吸将碳转化回大气 CO 2或有助于海洋底部的碳储量。当它们死亡和沉没时，海洋。

异养微生物消费者的集体呼吸活动是浮游植物固定溶解有机碳以CO 2形式返回大气的主要方式。

穆勒、基夫特和橡树岭和劳伦斯利弗莫尔国家实验室以及田纳西大学、华盛顿大学和俄克拉荷马大学的合作者使用稳定同位素标记来追踪碳，因为它进入浮游植物产生的有机物质，最终进入异养微生物消耗它。

科学家们使用这些同位素来判断哪些生物在吃硅藻，哪些在吃蓝藻，这两种浮游植物结合在一起产生了海洋的大部分固定碳。研究人员还可以判断消耗何时发生——例如，有时浮游植物细胞在死亡阶段会产生称为裂解物的物质，或者在生长阶段会产生分泌物。

“我们的发现对于理解海洋微生物和光合藻类如何共同作用以影响全球碳循环以及海洋食物网如何应对持续的环境变化具有重要意义，”基夫特说。“这将帮助我们预测有多少碳会回到大气中，有多少会被埋在海洋沉积物中几个世纪。”

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