基于磷脂脂肪酸的热带西太平洋沉积物生源要素矿化过程探析

甄别生源要素参与的海洋沉积物矿化过程对探析生源要素的生物地球化学循环有重要的作用,矿化作用包括有氧呼吸、硝酸盐还原、铁锰异化还原及硫酸盐还原等多个过程,但如何区分这些过程一直是海洋沉积物矿化研究的难点。本研究采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用对热带西太平洋沉积物中的磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid, PLFA)的组成进行了解析,并分析不同矿化过程中的主要PLFA种类及其影响因素,探究PLFA对沉积物矿化的指示作用。结果表明,PLFA总量在有氧呼吸过程中最高,而在硝酸盐还原过程中最低;且14:0、i14:0、i15:0和i19:0是有氧呼吸过程中微生物PLFA的主要组成,当其含量明显降低时可以指示沉积物矿化从有氧呼吸转变为硝酸盐还原;而10:0、17:0、20:0和22:0含量之和显著增加时则指示了硫酸盐还原过程的发生。在热带西太平洋沉积物中,总有机碳(TOC)和总有机氮(TON)含量以及间隙水NO₃-N含量是PLFA含量的重要影响因素,PLFA总量随着TOC和TON含量的减少而减少,并且TOC和TON的降解能够促进PLFA降解的发生,对PLFA组成有更直接的影响。     

海洋生物固氮速率与影响因素的研究进展

海洋生物固氮是指固氮生物利用固氮酶将氮气转化为生物可利用铵盐的海洋氮元素输入过程,和反硝化及厌氧氨氧化等氮流失途径一起制约着大洋氮收支平衡。而固氮速率的测定是研究海洋生物固氮的最直接方式。自发现海洋生物固氮作用以来,固氮速率的测定方法在不断更新改进,但总体来说仍存在较大不确定性。最近用¹⁵N₂同位素示踪法及其他相关数据综合得到全球海洋固氮量为196.1 Tg N∙a⁻¹,最高固氮速率发生在南太平洋热带地区。但分布受到多种因素的影响。其中,物理因素中的光照和温度是全球范围固氮速率分布的最佳预测因子,光照为固氮过程提供能量,温度通过影响固氮酶活性而发挥作用。在化学因素中,铁元素的缺乏成为固氮的重要限制因子。除此之外,还有生物因素,如浮游植物和异养固氮生物等,对固氮量的贡献影响较大。最近有研究对以往固氮作用区域和反硝化作用空间相互耦合的观点表示质疑,提出二者分布空间分离的新格局。研究多控制因素对固氮生物的耦合效应、明确不同物种对固氮总量的相对贡献以及进一步建立固氮速率的原位测定方法是未来海洋固氮作用研究的主要工作。