那些生活在深海海底的细胞,正在影响着全球的生化循环

2020-07-23   小花的科技屋

原标题:那些生活在深海海底的细胞,正在影响着全球的生化循环

我们知道,海洋生态系统是地球生物圈的重要组成部分。虽然,海洋生物的种类仅占了全球生物种类的10%左右,但其数量却占了全球生物总量的80%以上。在海洋中,处在深海的海底生态系统在整个海洋甚至地球种都有着不可预估的作用。

海底生物和活动的多样性

过去的海洋研究表明,海底沉积物和玄武岩含水层中有许多细菌和真核生物。由于海底沉积物中,每个细胞的平均呼吸量非常低。尽管它们的总数量很多,但海底微生物细胞通常比表层世界中的微生物细胞小得多。

由于人类对超过1000米的深海了解甚少,所以,海底沉积物下的火山岩含水层的总细胞数量目前还尚未明确。科学家估计的海洋沉积物中的细胞总数约为10的29次方,同时,水下沉积和基底内潜在的可居住空隙体积约等于海洋体积的12%。

8月6日,刊登在《自然》杂志研究表明,由于每个细胞能量通量较低,海底沉积物的选择非常激烈,这导致了微生物的多样性和细胞浓度随着沉积深度和年龄呈指数下降。

不同于浅层海洋或者陆地,深海中生物的代谢活动受地理条件限制也较大。厌氧活动主要存在于大陆边缘和海洋上升流区快速堆积的沉积物中,有氧活动主要发生在深海中缓慢积累的沉积物中。

海底生物活动的影响

科学报告指出,海底生物的活动会影响到海洋碱度的变化。我们知道,二氧化碳分压对碱度值高度敏感,海洋化学研究指出,碱度增加25%将使大气中的二氧化碳分压降低一个数量级以上。而随着二氧化碳分压的增加,会影响到生物体的呼吸作用,进而出现代谢性碱中毒。

此外,海洋固定氮的汇集与海洋沉积物中有机物氧化有关,海底沉积物种的氮还原速率比水体中的反硝化速率快了约2倍,比有机氮储存速率大一个数量级。同时,大部分反硝化作用发生在海岸和陆架沉积物中,其中有机物流向海底的通量最高。在没有沉积反硝化的情况下,大多数海洋生态系统不会受到氮的限制。

不仅如此,海底微生物活动对全球生物化学循环至少还有五个主要影响。

首先,它在地球表面和近地表环境的氧化还原演变中起着重要作用。

第四,海底氮量降低,可减少用于生物生产的海洋生物固定氮量。

第五,海底微生物活动在创造和破坏经济利益资源方面发挥重要作用。包括碳氢化合物、磷酸盐、白云石和重晶石。通量

未来发展方向

限制海底分解代谢活动速率的因素,对于地球生物化学循环至关重要。

科学家对反应亲和力和溶解化学迁移的考虑表明,分解代谢反应物和产物的扩散速率在限制海底地下分解代谢率方面发挥着重要的作用,从而在海底环境中维持电子供体的持久性。但之前,这个作用并没有被充分认识。

当然,即便我们需要对海底微生物的代谢活动进行一些限制,但方法和手段也仅限于进一步的研究其作用机制以及限制因素产生的原因。人为的干预和破坏,只会对整个完整的海洋生态系统造成极大的破坏。

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