杜克大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)新研究表明，沿海水域的固氮量高得驚人，它在吸收這些水域的二氧化碳(CO2)方面可能發(fā)揮了比預(yù)期更大的作用。
了解固氮的位置和時(shí)間將有助于科學(xué)家更好地量化沿海水域吸收和儲(chǔ)存二氧化碳的能力，并有助于未來(lái)的氣候預(yù)測(cè)。
“過(guò)去的模型顯示，大多數(shù)固氮作用發(fā)生在公海。我們發(fā)現(xiàn)正好相反：沿海地區(qū)的速度其實(shí)更高。它們一直被忽視到現(xiàn)在，”杜克大學(xué)尼古拉斯學(xué)院生物地球化學(xué)教授尼古拉斯卡薩爾說(shuō)。環(huán)境，這項(xiàng)研究的資深作者是誰(shuí)？
研究表明，這些被忽視的活動(dòng)大多是由生活在沿海水域的被稱(chēng)為藍(lán)藻固氮菌的微生物驅(qū)動(dòng)的。
微生物吸收氮(N2)并將其轉(zhuǎn)化為氨(NH3)，氨是氮的一種。浮游植物是海洋食物網(wǎng)的基礎(chǔ)，可以作為食物。這反過(guò)來(lái)又通過(guò)吸收浮游植物和二氧化碳來(lái)促進(jìn)光合作用。
“這意味著我們必須重新審視海洋N2的固定全球分布，重新評(píng)估其在沿海碳循環(huán)中的作用，”魏一唐博士說(shuō)。作為杜克大學(xué)尼古拉斯學(xué)院地球和海洋科學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，他的研究是他博士論文的一部分。
2月19日，卡薩爾和唐在《自然通訊》上發(fā)表了一項(xiàng)同行評(píng)議研究。
他們的研究成果基于2015年和2016年兩次為期10天的研究巡航期間從北大西洋西部6000公里處采集的數(shù)千份海水樣本。
卡薩爾解釋說(shuō)，在海上這么短的時(shí)間內(nèi)收集前所未有的大量數(shù)據(jù)是可能的，因?yàn)樗膶?shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種儀器，使他們能夠?qū)2固定進(jìn)行近乎連續(xù)的實(shí)時(shí)分析。他們使用了一種叫做FARACAS或腔衰蕩激光吸收光譜的方法，通過(guò)流通培養(yǎng)來(lái)測(cè)量乙炔的還原。
以前，科學(xué)家量化海洋中氮固定的唯一方法是在研究船?？康牡胤脚紶柺占瘶颖?，可能一天兩次?？ㄋ_爾說(shuō)，這就像只看一本書(shū)的兩章，而不是全部。它在敘述中留下了空白。
“我們的新儀器允許我們?cè)诖灰苿?dòng)時(shí)在廣闊的海洋中收集幾乎連續(xù)的樣本，這使得它成為協(xié)助研究人員的更好工具。這就像一個(gè)生物地球化學(xué)羅盤(pán)，”他說(shuō)?！氨M管在這個(gè)分辨率下，每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)并不完全獨(dú)立，但我們可以在巡航中收集比現(xiàn)有文獻(xiàn)中更多的數(shù)據(jù)?！?
唐代后期對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行的元分析表明，固氮在世界其他沿海地區(qū)也可能具有重要意義，而不僅僅是在北大西洋西部。
“固氮是控制地球和海洋生命最重要的過(guò)程之一。開(kāi)發(fā)這種測(cè)量固氮的新技術(shù)改變了我們對(duì)固氮發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)的理解，”國(guó)家科學(xué)計(jì)劃主任海蒂埃德蒙茲說(shuō)。國(guó)家自然科學(xué)基金海洋科學(xué)部(基金會(huì))通過(guò)職業(yè)支持資助卡薩爾的研究(#1350710)。
這項(xiàng)研究的額外支持來(lái)自唐氏基金會(huì)海洋工程和儀器獎(jiǎng)學(xué)金。
杜克大學(xué)尼古拉斯學(xué)院地球與海洋科學(xué)博士生西弗王(Seaver Wang)是這篇論文的合著者。
其他合著者來(lái)自達(dá)爾豪西大學(xué)；維也納大學(xué)；北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校；歐洲大學(xué)研究院環(huán)境實(shí)驗(yàn)室；科學(xué)實(shí)驗(yàn)室；海洋研究所和坎比奧全球研究所。
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