Michaelsarsia elegans的掃描電子顯微鏡圖像，這是一種從馬尾藻海 95 米深處采集的球石藻。研究人員認(rèn)為，這種類型的球石藻是混合營養(yǎng)生物的一個(gè)例子，它已經(jīng)進(jìn)化出特定的適應(yīng)性，以不同的方式獲取碳。圖片來源：Colin Fischer，Bigelow 海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室
Bigelow 海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室最近的研究表明，球石藻是一種對(duì)海洋-大氣碳循環(huán)至關(guān)重要的浮游植物，它可以通過吸收溶解的有機(jī)形式的碳在弱光條件下生存，這一過程稱為滲透壓。盡管吸收速度很慢，但它讓我們對(duì)這些生物在海底固碳中所起的作用有了新的認(rèn)識(shí)，并重新定義了我們對(duì)全球碳循環(huán)的看法。
球石藻是一種全球普遍存在的浮游植物，在海洋和大氣之間的碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。Bigelow 海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的新研究表明，這些重要的微生物可以通過吸收溶解的有機(jī)碳形式在弱光條件下生存，迫使研究人員重新考慮驅(qū)動(dòng)海洋中碳循環(huán)的過程。研究結(jié)果發(fā)表在本周的《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。
從溶解的有機(jī)碳的直接吸收中提取碳的能力被稱為滲透壓。盡管科學(xué)家之前曾使用實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的培養(yǎng)物觀察到球石藻的滲透壓，但這是自然界中這種現(xiàn)象的第一個(gè)證據(jù)。
由高級(jí)研究科學(xué)家威廉·鮑爾奇 (William Balch) 領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)在大西洋西北部的球石藻種群中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他們測量了浮游植物以三種不同有機(jī)化合物為食的速率，每種有機(jī)化合物都標(biāo)有化學(xué)標(biāo)記以追蹤它們。球石藻將溶解的化合物用作構(gòu)成其單細(xì)胞的有機(jī)組織以及它們?cè)谧陨碇車置诘姆Q為球石的無機(jī)礦物板的碳源。與浮游植物通過光合作用吸收碳的速度相比，有機(jī)化合物的吸收速度較慢。但它不容忽視。
“通過吸收這些溶解的有機(jī)物質(zhì)，球石藻并沒有贏得任何‘生長競賽’，”Balch 說。“他們只是在勉強(qiáng)生存，但他們?nèi)匀豢梢猿砷L，盡管速度很慢。”
植物，如球石藻，通常通過光合作用從大氣中提取的無機(jī)形式的碳(如二氧化碳和碳酸氫鹽)中獲取碳以供生長。當(dāng)球石藻死亡時(shí)，它們會(huì)下沉，將所有的碳帶到海底，在那里它可以被再礦化或掩埋，有效地隔離數(shù)百萬年。這個(gè)過程稱為生物碳泵。
作為稱為堿度泵的平行過程的一部分，球石藻還將地表水中的碳酸氫鹽分子轉(zhuǎn)化為碳酸鈣——主要是石灰石——形成了它們的保護(hù)性球石。同樣，當(dāng)它們死亡和下沉?xí)r，所有致密的無機(jī)碳都被壓載到海底。然后其中一些溶解回碳酸氫鹽，從而將堿度從表面“泵送”到深處。
但新的證據(jù)表明，球石藻不僅在表面附近使用這些無機(jī)形式的碳。它們還吸收??溶解的有機(jī)碳，這是海洋中最大的有機(jī)碳庫，并將其中的一些固定在它們的球石中，最終沉入深海。這表明，吸收這些自由漂浮的有機(jī)化合物是生物泵和堿度泵的另一個(gè)步驟，這些泵驅(qū)動(dòng)碳從海洋表面?zhèn)鬏數(shù)较旅娴纳钐帯?/p>
“海洋中存在大量溶解的有機(jī)碳源，我們一直認(rèn)為它與海洋中的碳酸鹽循環(huán)沒有真正的關(guān)系，”Balch 說。“現(xiàn)在我們要說的是，正在深入的部分碳實(shí)際上來自巨大的溶解有機(jī)碳池。”
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