海洋缺“氮”危害頗多，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)固氮新技術(shù)

更多的浮游植物生長(zhǎng)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(zhǎng)。生物固氮是指固氮微生物將大氣中的氮?dú)膺€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(xì)菌和藍(lán)藻細(xì)菌能夠固定空氣中的氮素。近日，在《自然通訊》發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了另一類非光合作用的固氮?jiǎng)Ｖ袊?guó)生物多樣性保護(hù)與綠色發(fā)展基金會(huì)（中國(guó)綠發(fā)會(huì)、綠會(huì)）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(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)和加州大學(xué)圣克魯茲分校的科學(xué)家們?cè)诤Ｑ蟊韺影l(fā)現(xiàn)了先前假設(shè)的一類固氮生物。

圖：“薩利·萊德”（Sally Ride）號(hào)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(zhǎng)，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(yáng)光照射層中通常濃度很低，但表層海洋中氮的兩個(gè)主要來源是來自深海的硝酸鹽，以及一些由藍(lán)藻細(xì)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(xiàng)新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了另一類非光合作用的固氮?jiǎng)?，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(shí)可以固氮?！?br /> 勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家澤維爾·馬亞利（Xavier Mayali）表示，這項(xiàng)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(gè)細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)不進(jìn)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?！?br /> 在這項(xiàng)新研究中，團(tuán)隊(duì)成員使用了結(jié)合碳(C)和氮(N)的稀有穩(wěn)定同位素標(biāo)記，這樣他們就可以將同時(shí)含有氮和碳的生物(如固氮的藍(lán)藻)與只含有氮的生物(非藍(lán)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(zhǎng)可能有益于海洋生物，如果下沉的海洋顆粒在這種活動(dòng)中含有更多的氮，這可能會(huì)使生活在深海中的生物更有營(yíng)養(yǎng)?！?br /> 更好地了解海洋氮的來源也會(huì)影響對(duì)海洋碳吸收的預(yù)測(cè)能力，因?yàn)楹Ｑ蟾∮沃参锿ǔＪ艿南拗?。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(jìn)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(jī)制之一。
雙同位素標(biāo)記方法在土壤中碳的儲(chǔ)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(duì)生態(tài)系統(tǒng)健康非常重要?！眳⒖嘉墨I(xiàn)：https://phys.org/news/2022-11-scientists-carbon-nitrogen-source-ocean.html

編譯：Sara

審核：Daisy

編輯：Tommy