新研究：科學(xué)家團隊發(fā)現(xiàn)了新的固氮生物｜ 綠會國際訊

更多的浮游植物生長可能有益于海洋生物，而氮的缺乏限制了海洋浮游植物的生長。生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮氣還原成氨的過程。自然界中的氮素資源十分豐富，大氣中近80%的氣體為氮素。但只有少數(shù)原核生物，即細菌和藍藻細菌能夠固定空氣中的氮素。近日，在《自然通訊》發(fā)表的一項新研究中，研究團隊發(fā)現(xiàn)了另一類非光合作用的固氮劑。中國生物多樣性保護與綠色發(fā)展基金會（中國綠發(fā)會、綠會）海洋工作組現(xiàn)將此研究編譯如下，供感興趣的朋友參考、了解。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)和加州大學(xué)圣克魯茲分校的科學(xué)家們在海洋表層發(fā)現(xiàn)了先前假設(shè)的一類固氮生物。

圖：“薩利·萊德”（Sally Ride）號科考船為研究固氮作用從太平洋采集水樣。圖源:Katie Harding/LLNL

氮的缺乏限制了海洋浮游植物的生長，而浮游植物是全球重要的碳匯和海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)。浮游植物可以利用的氮在開闊海洋的陽光照射層中通常濃度很低，但表層海洋中氮的兩個主要來源是來自深海的硝酸鹽，以及一些由藍藻細菌在大氣中由生物固氮作用固定的空氣中的氮素。

近日，在《自然通訊》發(fā)表的一項新研究中，研究團隊發(fā)現(xiàn)了另一類非光合作用的固氮劑，它與海洋顆粒有關(guān)，并在海洋的某些部分固定氮。

該研究的首席作者凱蒂·哈?。↘atie Harding）：“30多年來，科學(xué)家們已經(jīng)知道這種固氮生物廣泛存在于海洋表面，但直到現(xiàn)在我們都缺乏直接證據(jù)證明它們確實可以固氮?！?/p>

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室的科學(xué)家澤維爾·馬亞利（Xavier Mayali）表示，這項研究發(fā)現(xiàn)非常具有挑戰(zhàn)性。馬亞利說：“我們定位了海洋顆粒上的單個細胞，發(fā)現(xiàn)不進行光合作用的固氮物似乎不是自由漂浮的，而是附著在最終沉入深海的海洋碎屑上?！?/p>

在這項新研究中，團隊成員使用了結(jié)合碳(C)和氮(N)的稀有穩(wěn)定同位素標記，這樣他們就可以將同時含有氮和碳的生物(如固氮的藍藻)與只含有氮的生物(非藍藻固氮生物)區(qū)分開來。

澤維爾·馬亞利說：“更多的浮游植物生長可能有益于海洋生物，如果下沉的海洋顆粒在這種活動中含有更多的氮，這可能會使生活在深海中的生物更有營養(yǎng)?！?/p>

更好地了解海洋氮的來源也會影響對海洋碳吸收的預(yù)測能力，因為海洋浮游植物通常受氮的限制。如果它們有足夠的氮，它們將從大氣中吸收更多的碳。因此，即使新發(fā)現(xiàn)的生物體不進行光合作用，它們所固定的氮也可以被那些固定碳的生物所利用。此外，含有固氮生物的海洋碎屑的下沉，也是海洋中自然固碳的主要機制之一。

雙同位素標記方法在土壤中碳的儲存和生物燃料等其他領(lǐng)域也有應(yīng)用。馬亞利說:“我們可以用這種方法在土壤和生產(chǎn)生物燃料的藻類作物中尋找這類生物，特別是在氮貧乏的環(huán)境中，固氮生物對生態(tài)系統(tǒng)健康非常重要?！?/p>

參考資料：https://phys.org/news/2022-11-scientists-carbon-nitrogen-source-ocean.html

編譯：Sara

審核：Daisy

編輯：angel