《Algal Research》:Effects of
Sargassum beds on carbon sequestration and microbial community structure in the adjacent sediment cores
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为探究马尾藻(Sargassum)分解对邻近沉积物的影响及微生物群落响应机制,研究人员分析了涠洲岛附近不同距离马尾藻床沉积物芯的碳氮含量、溶解有机物(DOM)分子组成和微生物群落。结果表明影响具空间异质性,还发现相关功能基因变化。该研究有助于理解海洋碳氮循环。
在神秘广袤的海洋世界里,海藻就像一群默默奉献的 “绿色卫士”,对海洋生态系统的稳定和发展起着至关重要的作用。马尾藻作为海藻的一种,其全球覆盖面积约 445.54×10
4 km
2 ,远超红树林、盐沼和海草床面积之和。海藻碎屑进入深海后,成为海洋碳固存的重要组成部分,在 “蓝色碳经济” 中占据重要地位。然而,当前关于海藻对周边沉积物环境的影响,以及微生物群落如何响应海藻分解过程等问题,仍然如同迷雾一般,让科研人员困惑不已。
为了揭开这些谜团,来自国内研究机构的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦在广西北部湾涠洲岛沿岸海域的马尾藻床。这里生长着大量的天然马尾藻,整个生命周期都在海洋中完成。研究人员想要探究马尾藻床对邻近沉积物碳固存的影响,以及微生物群落的响应机制。这项研究成果发表在《Algal Research》上,为进一步理解海洋生态系统的奥秘提供了关键线索。
研究人员运用了两种关键技术方法。一是傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS),它能够帮助研究人员分析溶解有机物(DOM)的分子组成;二是 16S rRNA 基因扩增子测序分析,借助这一技术可以深入研究微生物群落的特征。研究人员在涠洲岛沿岸不同直线距离(1 km、2 km 和 3 km)的马尾藻床采集了三个沉积物芯样本(S1、S2 和 S3),为后续研究奠定基础。
在研究过程中,研究人员获得了一系列重要发现。首先是 “沉积物芯的理化特征” 方面,对比发现,沉积物芯 S2 中总有机碳(TOC)和总氮(TN)的平均含量分别是 S1 的 1.83 倍和 1.98 倍,S2 不同层的 TOC 和 TN 含量显著高于 S1;S3 在 0 - 2 cm 层的 TOC 和 TN 含量明显低于 S2,但与 S1 无显著差异;随着深度增加,S3 从 4 - 36 cm 的 TOC 和 TN 含量均显著高于 S1。这表明马尾藻床对周边沉积物碳氮含量的影响存在空间差异。
其次,在 “马尾藻床对周围沉积环境的影响表现出强烈的空间异质性” 方面,与 S2 和 S3 相比,S1 岩芯表层(0 - 6 cm)表现出 δ
13C 富集。由于马尾藻的 δ
13C 值在?20.0‰ 至?9.3‰ 之间,因此可以推断 S1 表层沉积物 δ
13C 富集是马尾藻输入导致的。同时,有机物组分的变化特征也进一步证实了这一点。这充分说明马尾藻床对周边沉积物的影响在不同位置有所不同。
最后是 “微生物群落结构的变化”,研究发现 S1 的微生物群落组成与其他两个沉积物芯有显著差异,均质选择在 S1 微生物群落的组装过程中起主导作用。而且,马尾藻分解产生的有机物输入使得 S1 中与碳氮分解相关的功能基因丰度显著增加,这直接导致了沉积物中 TOC 和 TN 含量的显著下降。这表明马尾藻床的有机物输入改变了沉积物中的微生物群落结构和功能。
综合上述研究结果,研究人员得出结论:马尾藻碎屑是其床体周边区域沉积有机物的重要来源。大量有机物输入刺激了微生物中与碳氮分解代谢相关功能基因的丰度增加,进而促使 TOC 和 TN 进一步矿化分解。距离马尾藻床较远的沉积物中,微生物活动减弱,更有利于碳固存。在马尾藻有机物输入的影响下,周边沉积物的有机物来源和分子种类增加,微生物对有机物的分解作用也得到增强。
这项研究具有重要意义。它不仅揭示了马尾藻床对邻近沉积物碳固存和微生物群落结构的影响机制,为分析海藻对碳固存的贡献提供了新视角,而且为量化海藻的 “蓝色碳” 贡献奠定了基础。此外,研究结果还有助于推动海洋生态系统保护工作,通过加强对马尾藻床的保护,能够促进海洋生物多样性的提升,推动海洋碳氮循环的稳定运行,为维护整个海洋生态系统的健康发展提供有力支持。
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