微小生物揭示了海洋營養物質及氣候變化的真實影響

據外媒報道，隨着世界變暖，海洋營養的全面變化似乎是海洋温度升高的預期結果。然而現實要複雜得多。一項新研究表明，海洋表面下的過程可能控制着海面上發生的事情。

浮游生物是海洋中數量最多、最重要的生物之一。它們內部化學元素的平衡是不同的，這對塑造許多海洋過程至關重要，其中包括食物網和全球碳循環。傳統上認為温度控制着這些元素的比例。然而一項新研究表明，這種平衡在很大程度上取決於300多英尺深處的地下海洋活動。由畢格羅海洋科學實驗室的科學家領導的這項工作最近將他們的新發現發表在《Communications Earth and Environment》上。

研究小組觀察了世界各地海洋中八個地點的樣本。他們發現，從地下海洋引入的氮和磷的比例控制着海洋微生物中營養物質的平衡，而這些營養物質構成了海洋健康的基礎。這一發現可以讓科學家得以更精確地探索複雜的海洋過程。

這篇論文的主要作者Mike Lomas指出：“這是我們首次在廣泛的海洋區域進行研究並直接測量了海洋微生物的營養平衡，這真的很令人興奮。現在，我們可以根據推動海洋動力學的實際因素，將更現實的參數應用到用於預測海洋變化的計算機模型中。”

幾十年來，研究人員一直在使用固定的比例來估計海洋環境中碳、氮和磷的平衡。科學家和國際氣候變化專門委員會(International Panel on Climate Change)等組織在計算機模擬中則使用了這個比率來預測地球的未來。

然而它不一定代表海洋中化學平衡的廣泛多樣性，也不一定代表生物在營養循環中發揮的重要作用。

Lomas説道：“問題是，固定的比率是安全的估計，並不能真正代表生物學是如何工作的。更現實、但風險和複雜的方法尚未得到廣泛應用。”

為了更準確地瞭解這些比率，Lomas直接在浮游植物中測量了它們，浮游植物是世界上最重要的海洋生物。這些生物體細胞中的元素反映了它們棲息地的可用營養物質並揭示了生物多樣性在營養循環中的作用。

雖然這不是第一次對浮游植物進行研究以瞭解海洋中的營養水平，但它卻是最先進和最全面的。該團隊檢查了世界各地的浮游植物，以在廣泛的環境條件下創建三種關鍵營養元素的快照。傳統上，研究人員使用物理過濾器從海水中分離浮游生物，然後再對它們進行檢查。然而這種方法也可以捕獲細菌和微小顆粒從而引發錯誤。

這項研究使用了一種叫做流式細胞術的技術，它允許研究人員每秒檢查和分類數百到數千個細胞。這使得研究人員能只分離和檢查到他們感興趣的細胞。這不僅讓他們對海洋中元素的不同比例有了更準確的瞭解，還讓他們知道是什麼過程在控制它們。

研究小組發現，跟最常見的假設相反，細胞中碳、氮和磷的比例主要依賴於從水下海洋供給的氮和磷的比例，而這些水是浮游植物活躍的地方。無論浮游植物種類或環境條件如何，在所有地方都是如此。

Lomas希望，對營養物的進一步瞭解可以用來更好地描繪海洋如何應對氣候變化。

他説道：“我們不能檢查每個海洋中每個細胞的營養成分，但我們需要確保所有控制因素都包含在計算機模型中。隨着我們將這些結果跟其他先進學科相結合，我們將真正推進對海洋動力學的理解和預測未來條件的能力。”