低氧区域,细菌究竟是如何将氮基氨转化为氮气的,仍然是个谜。氮气广泛的存在于空气中,不过不能被植物和动物应用。这一转换非常重要,因为它决定了海洋中保存了多少氮基养料,以支持生物生存。
微生物譬如浮游生物,构成了地球上最大的迁徙群体——晚上,从开放的洋面汲取养分,白天,则在深海躲避阳光。
它们白天的氨排量(等效于尿液)在海水的化学构成中扮演了不可思议的作用,特别是在低氧区。
“我为如此大规模的生物迁徙而着迷,”第一作者Daniele Bianchi说到,他是威斯康辛州立大学海洋学的博士后。“对我而言,研究海洋中如此大规模的动物群体行为,实在是令人兴奋。”
有人可能认为,在广阔的大洋中一点点排泄物不会有多少影响。不过海洋生物们(包括微小浮游生物,甲壳类动物如磷虾,从灯笼鱼到几英尺长的鱼类)它们个体虽小,种群数量却极为庞大,在全球海洋中广泛分布。
在海面的晚间盛宴之后,这些小生物通常会花上几个小时,游到深达650至2000英尺(200至600米)的地方。固体排泄物一般呈颗粒状排出。液体排泄物则缓慢排出。
低氧区
在早期工作中,Bianchi取得了惊人的发现:这些动物大部分时间都生活在低氧区域。由于海底细菌分解沉没的生物尸体时,耗费了大量的氧气,便造就了这一海平面以下几百英尺的低氧区域。
“这些生物好像到达这一区域后,就不再下沉了,这现在还是未解之谜,”Bianchi说。有人推测这些区域能保护他们免于大型捕食者的袭击。
早前的研究显示,动物们呼吸着低氧区本就少得可怜的氧气,更促使了低氧区的形成。
海洋化学
新一轮的研究中,科学家们用声呐探测器探测水下数据,计算有多少动物迁移到深海,又迁移到哪些位置。然后衡量它们白天消化食物的综合效应。
结果表明,在海洋的某些区域,微小动物们释放的氨成为海水中无氧氨的主要来源,其他部分则转化为氮气,这是海洋化学转化的基本形式。
“我们仍然认为,细菌完成了其中大部分的工作,不过,微小动物也产生了足够重要的作用,改变了反应的转化率,这也解释了我们得到的一些测量值,”Bianchi说。
在低氧区域,细菌究竟是如何将氮基氨转化为氮气的,仍然是个谜。氮气广泛的存在于空气中,不过不能被植物和动物应用。这一转换非常重要,因为它决定了海洋中保存了多少氮基养料,以支持生物生存。
研究人员通常用来模拟低氧区域的因子包括洋流,天气,以及细菌生长率。一篇新的研究报道,Bianchi说,证明了这些下潜的生物虽然很难模拟,在海洋化学中的作用也显而易见。
海洋中的低氧区,随着气候变化而变化,水温升高,蓄氧率下降。研究这些区域可以帮助我们预测气候变化对海洋产生的影响。
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