一个隐藏在海洋微粒上的全球性重要微生物过程

氮是地球上所有生命所必需的。然而，在全球的海洋中，这种元素是稀缺的，因此氮的可用性对海洋生物的生长至关重要。海洋中发现的一些细菌可以将氮气(N2)转化为氨(俗称N2固定)，从而为海洋食物网提供氮。

　　

   

在地球上如何?

多年来一直困扰着科学家们的一个问题是，从海水中溶解的有机物中生存的细菌是否能够固氮，以及它们是如何固氮的。假设海洋水体中高浓度的氧和少量的溶解有机物结合在一起，会阻止厌氧和消耗能量的N2固定。

早在20世纪80年代就有人提出，所谓的“海洋雪粒”聚集体可能是固定氮气的合适地点，但这从未得到证实。

直到现在. .

在一项新的研究中，哥本哈根大学的研究人员利用数学模型证明，微生物对氮的固定可以发生在海洋浮游生物中活的和死的生物体的聚集上。这项研究刚刚发表在著名的《自然通讯》杂志上。

 

海雪

——“我们的工作花了差不多两年的时间，但这绝对是值得的，因为结果是一个很大的突破。通过与我们在DTU Aqua海洋生命中心和美国的研究合作者的密切合作，我们成功地创建了一个模拟海洋雪粒子条件的模型。通过这个模型，我们证明了一个海洋粒子可以被细菌密集地定植。这种细菌的生长引起广泛的呼吸作用，导致颗粒上的低氧浓度，最终允许N2固定的厌氧过程”，第一作者和哥本哈根大学生物学系博士后解释道。

通过他们的模型，研究人员还可以显示出海洋水柱中N2固定的深度分布。他们发现，除其他因素外，氮气固定取决于海洋雪颗粒的大小、密度和下沉速度。此外，他们还证明了他们的模型速率与在海洋中测量到的实际速率相当。

 

海洋水取样器

海洋水样通常是用附着在所谓的莲座上的瓶子采集的，如图所示。照片:L.asse黎曼

——“这种比较给了我们对模型的信心”，通讯作者，生物系教授Lasse Riemann说。他继续说:“我们对自己的研究感到非常自豪，因为它首次解释了海洋与雪相关的N2固定是如何发生的。此外，结果表明，这一过程对全球海洋氮循环，从而对浮游生物的生长和生产力是重要的。

研究人员希望他们的研究将激发未来对海洋颗粒微生物生命的研究，因为它似乎在海洋中许多营养物质的循环中起着关键作用。

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