微生物讓我們得以一窺氣候變化的未來

微生物在氣候中發(fā)揮著重要作用，因為它們在進食時會將二氧化碳釋放到大氣中。細菌及其主要捕食者原生生物的生物量是地球上所有動物生物量的 40 多倍。因此，它們對二氧化碳排放量產(chǎn)生了巨大影響。然而，預(yù)測這種影響的大小以及全球變暖將如何影響微生物二氧化碳排放具有挑戰(zhàn)性。研究人員表明，測量微生物的某些特征——如大小和形狀——使他們能夠可靠地預(yù)測這些微生物的呼吸作用將如何隨著溫度的升高而變化。研究結(jié)果為氣候變化速度提供了新的信息來源。

影響

了解變暖將如何影響微生物呼吸是很困難的，因為微生物群落極其多樣化和復(fù)雜。這項研究表明，通過研究微生物的特征，可以解開微生物如何應(yīng)對變暖的復(fù)雜性。這些發(fā)現(xiàn)表明，科學(xué)家可以對全球碳循環(huán)的這一重要組成部分及其對氣候的影響做出可靠、普遍的預(yù)測。此外，這些發(fā)現(xiàn)可能有助于預(yù)測也影響地球氣候的其他系統(tǒng)。

概括

預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)將如何應(yīng)對氣候變化是生態(tài)學(xué)中最緊迫的問題之一。研究人員認(rèn)為，理解復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)反應(yīng)需要一個框架，將有機體與其環(huán)境機械地聯(lián)系起來，然后將這些相互作用擴展到種群、社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)層面。功能特征是生物體的可測量特征，通過控制個體在不同環(huán)境中的生長、生存和繁殖的變化，使這種聯(lián)系成為可能。這項研究測量了原生生物的關(guān)鍵性狀——細胞大小、形狀和含量——并發(fā)現(xiàn)具有不同性狀值的物種在種群增長率方面對溫度變化的反應(yīng)不同?？茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，這些基于特征的人口增長差異會在競爭能力、控制原生生物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)系統(tǒng)層面的特征(如生物多樣性和溫度下的總呼吸速率)方面以可預(yù)測的方式產(chǎn)生差異。理解復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)對全球氣候變化的反應(yīng)尤其困難，因為生態(tài)系統(tǒng)涉及跨組織層次和物種多樣性的無數(shù)相互作用，每一種都有獨特的環(huán)境反應(yīng)。在這項研究中，性狀提供了一種通過揭示跨物種和組織水平的環(huán)境反應(yīng)的系統(tǒng)變化來降低這種復(fù)雜性的方法。原生生物及其細菌獵物通過分解有機儲存的碳并通過呼吸將其釋放到大氣中，在碳通量中發(fā)揮著重要作用。全球碳循環(huán)的微生物成分。但這些結(jié)果也意味著，這種基于特征的方法可能會擴展到其他系統(tǒng)，并可以納入地球系統(tǒng)模型，從而為生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的一般反應(yīng)提供信息?？傮w而言，這為解開生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和預(yù)測未來氣候變化的原因和后果提供了一線希望。

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