天天快看：海洋缺“氮”危害颇多，科学家发现固氮新技术

2023-03-18 20:15:00 来源：科普中国

【资料图】

更多的浮游植物生长可能有益于海洋生物，而氮的缺乏限制了海洋浮游植物的生长。生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。自然界中的氮素资源十分丰富，大气中近80%的气体为氮素。但只有少数原核生物，即细菌和蓝藻细菌能够固定空气中的氮素。近日，在《自然通讯》发表的一项新研究中，研究团队发现了另一类非光合作用的固氮剂。中国生物多样性保护与绿色发展基金会（中国绿发会、绿会）海洋工作组现将此研究编译如下，供感兴趣的朋友参考、了解。劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)和加州大学圣克鲁兹分校的科学家们在海洋表层发现了先前假设的一类固氮生物。

图：“萨利·莱德”（Sally Ride）号科考船为研究固氮作用从太平洋采集水样。图源:Katie Harding/LLNL氮的缺乏限制了海洋浮游植物的生长，而浮游植物是全球重要的碳汇和海洋食物网的基础。浮游植物可以利用的氮在开阔海洋的阳光照射层中通常浓度很低，但表层海洋中氮的两个主要来源是来自深海的硝酸盐，以及一些由蓝藻细菌在大气中由生物固氮作用固定的空气中的氮素。近日，在《自然通讯》发表的一项新研究中，研究团队发现了另一类非光合作用的固氮剂，它与海洋颗粒有关，并在海洋的某些部分固定氮。该研究的首席作者凯蒂·哈丁（Katie Harding）：“30多年来，科学家们已经知道这种固氮生物广泛存在于海洋表面，但直到现在我们都缺乏直接证据证明它们确实可以固氮。”劳伦斯利弗莫尔国家实验室的科学家泽维尔·马亚利（Xavier Mayali）表示，这项研究发现非常具有挑战性。马亚利说：“我们定位了海洋颗粒上的单个细胞，发现不进行光合作用的固氮物似乎不是自由漂浮的，而是附着在最终沉入深海的海洋碎屑上。”在这项新研究中，团队成员使用了结合碳(C)和氮(N)的稀有稳定同位素标记，这样他们就可以将同时含有氮和碳的生物(如固氮的蓝藻)与只含有氮的生物(非蓝藻固氮生物)区分开来。泽维尔·马亚利说：“更多的浮游植物生长可能有益于海洋生物，如果下沉的海洋颗粒在这种活动中含有更多的氮，这可能会使生活在深海中的生物更有营养。”更好地了解海洋氮的来源也会影响对海洋碳吸收的预测能力，因为海洋浮游植物通常受氮的限制。如果它们有足够的氮，它们将从大气中吸收更多的碳。因此，即使新发现的生物体不进行光合作用，它们所固定的氮也可以被那些固定碳的生物所利用。此外，含有固氮生物的海洋碎屑的下沉，也是海洋中自然固碳的主要机制之一。双同位素标记方法在土壤中碳的储存和生物燃料等其他领域也有应用。马亚利说:“我们可以用这种方法在土壤和生产生物燃料的藻类作物中寻找这类生物，特别是在氮贫乏的环境中，固氮生物对生态系统健康非常重要。”参考文献：https://phys.org/news/2022-11-scientists-carbon-nitrogen-source-ocean.html

编译：Sara

审核：Daisy

编辑：Tommy

关键词：