随着世界变暖,海洋营养物质的全面变化似乎是海洋温度升高的预期结果。然而,实际情况要复杂得多。新的研究表明,海面以下的过程可能控制着上面发生的事情。


浮游生物是海洋中数量最多、最重要的生物之一。它们内部化学元素的平衡各不相同,对于塑造许多海洋过程至关重要,包括食物网和全球碳循环。传统上认为温度可以控制这些元素的比例。然而,一项新研究表明,这种平衡在很大程度上取决于地下海洋的活动,深度超过 300 英尺。这项工作由毕格罗海洋科学实验室的科学家领导,最近发表在Communications Earth and Environment 上。


研究人员使用仪器收集浮游植物,揭示了海洋营养物质的基础

电导率、温度和深度传感器 (CTD) 进入马尾藻海。研究人员使用该仪器收集浮游植物,这是海洋健康的基础,他们研究浮游植物以发现控制海洋微生物营养平衡的因素。图片来源:黛布拉洛马斯


该团队研究了来自世界各地海洋中八个地点的样本。他们发现从地下海洋引入的氮和磷的比例控制了海洋微生物中这些营养物质的平衡,这些营养物质构成了海洋健康的基础。这一发现可以让科学家更准确地探索复杂的海洋过程。


该论文的第一作者迈克·洛马斯 (Mike Lomas) 说:“这是我们第一次观察广泛的海洋区域并直接测量海洋微生物中的营养平衡,这真的令人兴奋。现在我们可以根据实际驱动海洋动力学的因素,将更现实的参数应用到用于预测海洋变化的计算机模型中”


几十年来,研究人员一直在使用固定比率来估计海洋环境中碳、氮和磷的平衡。国际气候变化专门委员会等科学家和团体在计算机模拟中使用这个比率来预测地球的未来。


然而,它并不一定代表海洋中化学平衡的广泛多样性或生物体在循环养分中发挥的重要作用。


问题是固定比率是安全的估计,实际上并不代表生物学的运作方式,更现实但风险和复杂的方法尚未广泛使用。


为了更准确地了解这些比率,洛马斯直接在浮游植物中测量了它们——浮游植物是世界上一些最重要的海洋生物。这些生物细胞中的元素反映了它们栖息地中可用的营养物质,并揭示了生物多样性在营养物质循环中的作用。


研究人员使用仪器收集浮游植物,揭示了海洋营养物质的基础


这不是第一次检查浮游植物以了解海洋中的营养水平,但它是最先进和最全面的。该团队检查了世界各地的浮游植物,以在广泛的环境条件下创建三种关键营养元素的快照。传统上,研究人员在检查之前使用物理过滤器从海水中分离出浮游生物。但是,这种方法也可以捕获细菌和微小颗粒,从而导致错误。


这项研究使用了一种称为流式细胞术的技术,该技术允许研究人员每秒检查和分选数百到数千个细胞。这使研究人员能够仅分离和检查他们感兴趣的细胞。这不仅让他们更准确地了解海洋中元素的不同比例,而且让他们了解控制它们的过程。


研究小组发现,与最常见的假设相反,细胞中碳、氮和磷的比率主要取决于从地下海洋供应到浮游植物活跃的阳光照射水域的氮和磷的比率。无论浮游植物的种类或其环境条件如何,所有地点都是如此。


洛马斯希望这种对营养物质的深入了解可以用来更好地描绘海洋将如何应对气候变化。



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