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海洋寡营养生态系统代谢平衡状态:自养还是异养?
The metabolic balance in the oligotrophic ocean: autotrophy or heterotrophy
发布日期:2019-5-7      浏览次数:421

       2019年5月6日,我实验室黄邦钦教授团队在Limnology and Oceanography期刊在线发表题为“Potential overestimation of community respiration in the western Pacific boundary ocean: What causes the putative net heterotrophy in oligotrophic systems?”的研究论文,探讨了引发海洋寡营养生态系统代谢平衡状态争议的可能原因。

       对于海洋寡营养生态系统的代谢平衡处于自养还是异养的状态,目前学术界还是一个悬而未决的问题。引发争论的矛盾点主要是基于甲板培养测定结果(黑白瓶培养)通常呈现异养状态,而基于原位化学手段观测的结果(如溶解氧、硝酸盐物质通量模型、O2/Ar比值等)则呈现自养状态,由此引发一系列包括方法学以及寡营养生态系统有机碳循环和利用等的相关争论。2013年,Annual Review of Marine Science连续发表三篇不同观点的论文对寡营养生态系统的代谢平衡状态进行探讨(Ducklow and Doney, 2013; Duarte et al., 2013; Williams et al., 2013)。

       研究团队利用西太平洋航次,通过开展现场甲板培养,同时结合生物地球化学模型和经验性模型估计等多种手段,对决定寡营养生态系统代谢平衡的两个关键因素—总初级生产和群落呼吸过程进行比较分析。研究人员将甲板培养测定的结果和基于生物地球化学模型输出比较,发现基于黑白瓶法测定的总初级生产力和生物地球化学模型结果相接近,而培养方法测定的群落呼吸显著高于生物地球化学模型结果。研究人员进一步利用同航次测定的细菌生产力和初级生产力,结合文献报道的主要生物类群生长效率,经验性对不同类群的群落呼吸进行估算。结果惊人的发现,通过生长效率估算的群落呼吸显著低于黑白瓶法的测定结果,但和生地化模型输出结果非常吻合。通过多种方法比较与交叉验证,说明黑白瓶法指示的寡营养海区异养信号主要可能由于系统性地高估群落呼吸而非低估总初级生产力。该研究为目前广为争议的“寡营养生态系统代谢平衡状态”在方法学角度提供了新的见解,也是深入认识寡营养海区生物泵过程重要的一步。

 

图:不同方法估计寡营养海区群落呼吸速率(蓝色:甲板培养;黄色和红色:生物地球化学模型;灰色:经验性生长效率模型)

      该论文的第一作者为博士生黄毅彬,通讯作者为黄邦钦教授。英国Strathclyde大学陈炳章博士、中科院海洋所周慧博士、袁涌铨博士为共同作者。黄邦钦团队主攻海洋生态系统与全球变化相关领域研究,包括边缘海浮游植物群落时空格局、演变机制、生物泵等海洋生态系统储碳过程与机制以及生态灾害等(http://mel.xmu.edu.cn/group/ceg/ 。该研究获国家重点研发项目 “海洋生态系统储碳过程的多尺度调控及其对全球变化的响应”(No.2016YFA0601201)(MARCO, http://marco2016.xmu.edu.cn)、国家重大科学研究计划(2015CB954002) 和NSFC重点项目(41330961, 41876009)资助。

       论文来源:Yibin Huang, Bingzhang Chen, Bangqin Huang*, Hui Zhou, Yongquan Yuan, 2019. Potential overestimation of community respiration in the western Pacific boundary ocean: What causes the putative net heterotrophy in oligotrophic systems? Limnology and Oceanography, doi: 10.1002/lno.11179.

       论文链接:https://aslopubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lno.11179