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【十大正规赌博平台】Nature Geoscience: 氧化海底环境中持续的有机质沉积
2019-03-05 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  海底深部沉积物中富含僵尸般的奇特微生物:虽然是活的,但是生长缓慢,可能需要几十年的时间才能使单个细胞分裂,而在海洋表面的同类只需几分钟便能完成。研究表明通过对这些微生物赖以生存的食物——有机碳的研究,有望增进我们对地球甚至是宇宙中生命生存极限的认识。美国Woods Hole海洋中心的Emily R. Estes等,通过研究北大西洋和南太平洋寡营养区的氧化型海底沉积物剖面,揭示出该类型有机碳的化学组成特征与富集机制,并估算了其全球范围的总量,121日发表在Nature Geoscience上。 

  他们在北大西洋(R/V克诺尔)和南太平洋(R/V雷维尔)中部海域四口钻探井的深海沉积物中,发现了低含量的有机碳分子。沉积物主要由沉积速率低的远洋粘土矿物组成,含氧量为160-200 μm,年龄跨度为11.2-24.0 Ma之间,有机碳含量非常低(<0.3%)且随埋深增加迅速降低(<0.05%), C/N比也很低亦随深度增加而降低。进一步的近边X射线吸收精细结构光谱分析(NEXAFS)发现,有机碳的化学组成基本一致——在脂族(脂环族)和O-烷基碳的支架中,富含酰胺和羧酸碳(图1),且基本上不随深度和井位的变化而变化。通过对比采集样品与生物分子-环境化合物标准的光谱图,他们认为这些有机碳很可能来自蛋白质降解。  

1  四口研究井的平均NEXAFS光谱与标样的比较图。为了做对比把谱图摆放在一起,其中蛋白质谱图标准为牛血清蛋白,垂直虚线从左到右分别标出了芳香碳(285.4 eV)、脂肪族碳(287.6 eV)、 酰胺和羧酸碳(288.7 eV)和O-烷基碳(289.4 eV)近似的峰值的位置,a.u.为任意单位    

  通常,在氧化环境中微生物以氧气为新陈代谢的燃料,通过降解有机碳来生成细胞并重建自己的结构和细胞器。大西洋和太平洋的深海寡营养区沉积物富氧,有机碳含量很低,在正常条件下,有机碳是稀缺资源,会成为微生物争抢的“美餐”,但不知何故,这些碳不太受欢迎,表现为过量的有机碳剩余。以往的研究认为微生物之所以没有“吃掉”多余的碳,是因为有机碳以一种无法代谢的形式出现,但文章认为这些有机物是可以被微生物降解的,一个更合理的解释是:有机碳与沉积物中的矿物融合,导致其无法被微生物直接利用,因此幸存至今。文章还提供了第三种,也可能是最主要的机制:在海底深部沉积物中,由于有机碳分布稀疏,微生物运动迟缓,无法获取足够量的碳来维持快速的新陈代谢活动。从微生物的角度来看,当微生物自身活动、扩散能力低,而其赖以生长的营养物质(有机碳)以物理隔绝的“孤岛”形式存在时,微生物将无法有效利用这些营养物质,因此生长停滞 

  文章还通过远洋基底年龄、沉积物厚度、全球氧化远洋沉积物面积等参数,结合本次研究中有机碳丰度剖面,估算出该类型有机碳含量大致在6.4×1021-1.1022 g之间,占现代海洋有机碳总量的~50%-120% (图2)。海底氧化条件下沉积物中的碳库比我们想象的要多得多,其含量此前被大大低估了。

2  全球氧化远洋沉积物中有机碳含量估算。ab.分别通过有机碳丰度剖面与氧化远洋沉积物年龄(a)和深度(b)的关系计算得出的有机碳含量,据D'Hondt et al. (2015)报道的相关沉积物的等厚线图,氧化沉积物最大厚度分别假定为100 m (顶部图)和80 m(底部图);c.计算得到有机碳总量的范围为6.4×1021-1.1022g 

    

  主要参考文献 

  D’Hondt S, Inagaki F, Zarikian C A, et al. Presence of oxygen and aerobic communities from sea floor to basement in deep-sea sediments[J]. Nature Geoscience, 2015, 8(4): 299. 

  Estes E R, Pockalny R, D’Hondt S, et al. Persistent organic matter in oxic subseafloor sediment[J]. Nature Geoscience, 2019,12:126–131. 

  (撰稿:/油气室)

 
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