近岸海域是意想不到的固氮熱點

杜克大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究表明，沿海水域的固氮量高得驚人，它在吸收這些水域的二氧化碳(CO2)方面可能發(fā)揮了比預(yù)期更大的作用。

了解固氮的位置和時間將有助于科學(xué)家更好地量化沿海水域吸收和儲存二氧化碳的能力，并有助于未來的氣候預(yù)測。

“過去的模型顯示，大多數(shù)固氮作用發(fā)生在公海。我們發(fā)現(xiàn)正好相反：沿海地區(qū)的速度其實更高。它們一直被忽視到現(xiàn)在，”杜克大學(xué)尼古拉斯學(xué)院生物地球化學(xué)教授尼古拉斯卡薩爾說。環(huán)境，這項研究的資深作者是誰？

研究表明，這些被忽視的活動大多是由生活在沿海水域的被稱為藍藻固氮菌的微生物驅(qū)動的。

微生物吸收氮(N2)并將其轉(zhuǎn)化為氨(NH3)，氨是氮的一種。浮游植物是海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)，可以作為食物。這反過來又通過吸收浮游植物和二氧化碳來促進光合作用。

“這意味著我們必須重新審視海洋N2的固定全球分布，重新評估其在沿海碳循環(huán)中的作用，”魏一唐博士說。作為杜克大學(xué)尼古拉斯學(xué)院地球和海洋科學(xué)專業(yè)的學(xué)生，他的研究是他博士論文的一部分。

2月19日，卡薩爾和唐在《自然通訊》上發(fā)表了一項同行評議研究。

他們的研究成果基于2015年和2016年兩次為期10天的研究巡航期間從北大西洋西部6000公里處采集的數(shù)千份海水樣本。

卡薩爾解釋說，在海上這么短的時間內(nèi)收集前所未有的大量數(shù)據(jù)是可能的，因為他的實驗室團隊開發(fā)了一種儀器，使他們能夠?qū)2固定進行近乎連續(xù)的實時分析。他們使用了一種叫做FARACAS或腔衰蕩激光吸收光譜的方法，通過流通培養(yǎng)來測量乙炔的還原。

以前，科學(xué)家量化海洋中氮固定的唯一方法是在研究船?？康牡胤脚紶柺占瘶颖荆赡芤惶靸纱??？ㄋ_爾說，這就像只看一本書的兩章，而不是全部。它在敘述中留下了空白。

“我們的新儀器允許我們在船只移動時在廣闊的海洋中收集幾乎連續(xù)的樣本，這使得它成為協(xié)助研究人員的更好工具。這就像一個生物地球化學(xué)羅盤，”他說?！氨M管在這個分辨率下，每個數(shù)據(jù)點并不完全獨立，但我們可以在巡航中收集比現(xiàn)有文獻中更多的數(shù)據(jù)?！?

唐代后期對現(xiàn)有文獻進行的元分析表明，固氮在世界其他沿海地區(qū)也可能具有重要意義，而不僅僅是在北大西洋西部。

“固氮是控制地球和海洋生命最重要的過程之一。開發(fā)這種測量固氮的新技術(shù)改變了我們對固氮發(fā)生的時間和地點的理解，”國家科學(xué)計劃主任海蒂埃德蒙茲說。國家自然科學(xué)基金海洋科學(xué)部(基金會)通過職業(yè)支持資助卡薩爾的研究(#1350710)。

這項研究的額外支持來自唐氏基金會海洋工程和儀器獎學(xué)金。

杜克大學(xué)尼古拉斯學(xué)院地球與海洋科學(xué)博士生西弗王(Seaver Wang)是這篇論文的合著者。

其他合著者來自達爾豪西大學(xué)；維也納大學(xué)；北卡羅來納大學(xué)教堂山分校；歐洲大學(xué)研究院環(huán)境實驗室；科學(xué)實驗室；海洋研究所和坎比奧全球研究所。

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