南部和北部水域吸收的有机碳数量大体上相同6047acom,微生物吸收到海洋中的碳量会因海洋升温出现怎样的变化

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南部和北部水域吸收的有机碳数量大体上相同6047acom,微生物吸收到海洋中的碳量会因海洋升温出现怎样的变化

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浮游植物生长周期短,只有几个星期,是水生态系统中占优势的初级生产者,通过光合作用将无机物转换成为新的有机化合物,由此启动了水体食物链。

此前,科学家们已经证明”铁肥”会使海洋浮游植物大量繁殖,但不知道它们通过光合作用吸收的二氧化碳会以什么形式存在:或者浮游植物只是融入海洋表层,碳再循环进入大气,或者浮游植物可能被生活在海洋上层的微生物和浮游动物吞食,而这一过程由于后者的呼吸作用对大气二氧化碳含量也没有影响。科学家所期望的第三种可能是,浮游植物吸收了碳,其中大部分碳又由海洋表层沉积到深海水域。通过对100米深水域的颗粒状有机碳的浓度的测定发现,对于加入水中的每一个铁原子,浮游生物携带1万至10万个固定碳原子。

由于气候变化和人类活动,海洋生态系统和相关的生物地球化学圈都受到了影响。海洋浮游植物会产生许多微量气体,而且有研究表明这些微量气体会影响大气中的化学成分。作为一种无机溴,由硅藻产生的溴碳被释放到大气中,并与臭氧和二甲基硫化物作用,从而影响云的形成。由气候变化引发的浮游植物成分的变化也会导致进入大气的微量气体有所不同。来自东安格利亚大学的克莱尔·休斯(Claire
Hughes)及其同事,经过长时间的取样研究,得出了南极半岛西海岸海水和大气中的溴碳含量和生物参数。研究成果发表在最新一期《全球生物地球化学循环》上。研究样品中含硅藻水华的水中溴碳的含量要远高于不含硅藻水华的水,这说明不含硅藻水华的水域会降低大气中溴碳的含量,从而影响大气的成分和化学物质组成。

由于浮游植物减少可能对海洋食物链和全球生态系统造成严重影响,这一令人担忧的下降趋势必须得到足够重视。

海洋中遍布着极小的微生物,其中一些将海洋表面“染”成了绿色,它们既能够吸收也可以释放温室气体二氧化碳,对地球的碳预算发挥着重要作用。现在,科学家们在关于全球变暖将给海洋微生物带来何种影响的研究方面取得了进展。
科学家试图回答的一个大问题是:微生物吸收到海洋中的碳量会因海洋升温出现怎样的变化?而在预测未来的气候时,这一问题的答案可能会被纳入考量。
从一些观测点的记录可以窥见事态如何发展,同时,新技术使科学家们得以研究海洋微生物的基因组,从而更深入地了解微生物本身。俄勒冈州立大学微生物学教授斯蒂芬乔凡诺尼(Stephen
Giovannoni)认为,目前面临的挑战在于要将所有这些信息综合在一起。日前《科学》杂志就此问题发表了由乔凡诺尼联合署名的评论文章。
海洋中的一些微生物,比如在春天繁盛的浮游植物,可以通过光合作用将大气中的二氧化碳吸收并转变成有机物。而另外一些生活在深海中的微生物则以浮游植物为食将二氧化碳回收,其结果是二氧化碳又被释放出来。但有些碳永远不会被回收,而是随着浮游植物和其他表面的浮游生物下沉而被留存在海洋深处。这个所谓的“泵”导致海洋从大气中吸收的二氧化碳比返还的还多,从而可能抵消人类排放的二氧化碳。
“我们真的需要知道海洋中的情况,因为它们能够吸收人类活动产生的二氧化碳,是真正具有巨大缓冲作用的因素之一。”乔凡诺尼说。
浮游植物和充当二氧化碳“回收站”的微生物决定了有多少碳被海洋吸收、又有多少碳返回到了大气中。比如,较重的硅藻下沉速度更快,带进海洋中的碳也就更多。“这是我们不了解的部分,也我们需要去了解的。它很复杂。”乔凡诺尼表示。
海洋的季节性波动会对何处的何种微生物有影响(毫无疑问,越远离赤道波动越显著),这样的数据很难被获取。
百慕大附近一个观测点的长期数据显示,春天繁殖现象明显,而这些浮游植物主要在冬季和春季兴盛,夏季和初秋则是蓝细菌的天下。而在夏威夷的一个观测点发现,季节变化和浮游植物的大量繁殖均不太明显,一年四季都由较为稳定的微生物群落占主导地位。
乔凡诺尼表示,两个站点之间的差异是由两地白天的长短和天气造成的。其中部分原因在于,百慕大的位置更北,这意味着冬季其水温更低,进而促使冷暖水流融合交换,将营养物质带到了海洋表面供浮游植物食用。而温暖的海水更稳定,更不容易混合,这便阻止了营养成分被拉升到海表,因此也能抑制藻类大量繁殖。
气候变化预计将导致海洋表面温度升高,但目前还不清楚这对微生物和它们吸收或回收的碳意味着什么。乔凡诺尼说,目前就某种情况而言,科学家们还不太了解这些回收二氧化碳的微生物以及它们与浮游植物之间的相互作用。
“这个新的知识会对我们作出的预测产生多大影响,这个问题还没有结论,但毫无疑问,我们对细节的了解获得了非常迅速的进展。”他说。
他和俄勒冈州立大学的微生物学家凯文维京(Kevin
Vergin)以及该评论文章的其他作者建议,开发一套自动化设备用以监测同一地点的海洋微生物群落的长期变化。他们还呼吁科学家们建立一种标准化的方式来评估微生物多样性。

科学家们指出,由于海藻大量繁殖对海洋生态系统的影响等问题尚不清楚,向海洋施加”铁肥”吸收温室气体最终的可行性仍需进一步研究。本次实验的相关研究成果已经在16日一期的美国《科学》上发表。

海洋上层浮游植物数量下降与全球变暖导致的海洋表层温度上升有关。在过去一个世纪里,大部分海洋的表层海水温度上升了0.5摄氏度到1摄氏度,导致海水分层现象更为明显,限制了下层海水中的营养成分进入上层海水,从而危及上层海水中的浮游植物生存。

新华网柏林4月18日电过去二十多年来,为减少大气中的温室气体,科学家们一直在探讨能不能通过大量繁殖海藻等海洋浮游植物吸收二氧化碳。美德等国科学家近日公布的一项研究成果表明,用硫酸铁粉末施肥可大量繁殖海藻,而且它所吸收的二氧化碳能够以有机碳形式有效地沉入深海。

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