厦门大学海洋与地球学院

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焦念志课题组在《Science》发表题为 “Comment on ‘Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean’”的评述文章
海洋与地球学院 海洋与地球学院 2015/12/22 3760 返回上页

2015年12月18日,焦念志课题组在《Science》发表题为 “Comment on ‘Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean’”的评述文章,阐释深海惰性有机碳库假说:“稀释”还是“生物无法利用”?

全球大洋深海中稳定存在着大约40μM的溶解有机碳(DOC),这部分DOC一般被认为是惰性溶解有机碳(RDOC)。长期以来,有关这部分有机碳库形成的假说有两种,一种是“稀释假说”,即大部分深海中的DOC都是由于其浓度低于微生物可以利用的阈值,才不能够使用而留存。另外一种是“生物惰性假说”,即DOC分子本身具有生物利用的惰性,从而造成其积累,成为深海DOC库的一部分。

“稀释假说”可以通过浓缩实验来验证。若“稀释假说”成立,我们可以假设3种深海典型DOC(图1中的柱状图形),浓度分别略低于、等于和略高于阈值(图1中以浓度1表示)。则在阈值以下的DOC认为是被稀释(dilute)的、在图中以加阴影表示其不可利用;只有高于阈值的部分,DOC才可以被微生物利用。因此,在原始样品(Control)中可以被微生物利用的DOC的比例是非常低的。当DOC的浓度增加到2倍、5倍和10倍后,由于增加的DOC基本都是在阈值以上而可以被微生物利用,因此DOC可以被利用的比例快速上升,从原始样品的低于10%,增加到接近90%。但是,在Arrieta et al. (2015)的结果中,随着DOC浓度的上升,并没有显示出DOC被微生物使用的比例的变化。因此,其实验结果并没有证明“稀释假说”。因此,深海DOC库中的RDOC,既有因为浓度过低而无法被微生物利用的一部分(即RDOCc),也有因为DOC分子具有特定环境下的生物利用惰性的一部分(即RDOCt)。这也再次验证了焦念志课题组2014年在Biogeosciences上发表的前瞻性综述论文中的观点。

论文链接:http://www.sciencemag.org/content/350/6267/1483.1.short

延伸阅读:

Arrieta J M, Mayol E, Hansman R L, et al. Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean[J]. Science, 2015, 348(6232): 331-333.

Jiao N, Herndl G J, Hansell D A, et al. Microbial production of recalcitrant dissolved organic matter: long-term carbon storage in the global ocean[J]. Nature Reviews Microbiology, 2010, 8(8): 593-599.

Jiao N, Robinson C, Azam F, et al. Mechanisms of microbial carbon sequestration in the ocean–future research directions[J]. Biogeosciences, 2014, 11(19): 5285-5306.