研究表明即使是不活躍的深海吸煙者也密集地棲息著微生物群落

在某些條件下，即使在看似不適合居住的地方，微生物群落也可以生長和繁衍。海底不活躍的熱液噴口就是這種情況。由不來梅大學(xué)海洋環(huán)境科學(xué)中心MARUM的研究人員組成的國際團隊目前正在努力準(zhǔn)確量化這些環(huán)境中可以結(jié)合的無機碳量。

由于高壓、黑暗和營養(yǎng)缺乏，深海通常不是一個適宜居住的地方。但在熱量和富含能量的液體大量涌入的情況下，就像活躍的熱液噴口一樣，大量的魚類、貝類和微生物能夠在那里定居。但是，當(dāng)熱流體來源耗盡時，這些生物群落會發(fā)生什么?

煙囪是在很長一段時間內(nèi)形成的，當(dāng)時海水通過裂縫滲入地殼，在那里變暖，然后在返回海底的過程中溶解并吸收礦物質(zhì)。這種富含礦物質(zhì)且經(jīng)常冒煙的熱水尋找穿過地殼的最通透的路徑，并在海底遇到寒冷、富含氧氣的水。

這導(dǎo)致礦物質(zhì)沉淀，并以煙囪形式沉積。這些熱液噴口是基于化學(xué)合成的能源豐富的棲息地，其中微生物來自食物網(wǎng)的底部。根據(jù)地區(qū)的不同，熱液滲漏處的煙囪含有銅、鋅、金或銀等礦物質(zhì)。因此，人們越來越有興趣在深海采礦活動中剝削不吸煙者。

當(dāng)富含礦物質(zhì)的液體干涸時，黑煙熏者就會變得不活躍。較大的生物體遷移到下一個噴口，但微生物群落有辦法適應(yīng)新的條件。

“即使在發(fā)現(xiàn)第一個熱液田四十年后，我們?nèi)匀徊粩嗔私膺@些生態(tài)系統(tǒng)如何運作的新知識，”MARUM的FlorenceSchubatz博士說，“特別是與不活躍吸煙者體內(nèi)結(jié)合的CO2量有關(guān)，而且關(guān)于微生物生命的體積、活性和生產(chǎn)率。”

確定不活躍吸煙者的定植密度是舒博茨正在進行的一個研究項目的核心焦點。這項工作涉及在大約四十年前在東太平洋發(fā)現(xiàn)第一個熱液噴口的確切區(qū)域進行采樣。

“初步結(jié)果表明，即使是不吸煙的人也是海底微生物活動和有機碳生產(chǎn)的重要場所。我們才剛剛開始了解深海碳循環(huán)的運作方式。可以肯定的是，碳固定在這樣的熱點。

“但是，”舒博茨說，“我們對這些生態(tài)系統(tǒng)的了解還不夠深入，無法估計所涉及的規(guī)模。”海底的大片區(qū)域尚未得到調(diào)查，未知的熱液系統(tǒng)仍有待發(fā)現(xiàn)。

每個板塊邊界擴散中心都是一個潛在的定植區(qū)。來自東太平洋的樣本將提供一個良好的起點，因為人們已經(jīng)對該地點微生物群落的范圍有了很好的了解。因此，國際團隊研究了主動吸煙者和不主動吸煙者的樣本，并將它們相互比較。

該團隊在2019年和2021年的三次探險中獲得了這些樣本，部分是在載人潛水器阿爾文號的幫助下，從東太平洋隆起(北緯9度)(太平洋板塊邊界的洋脊)獲取了這些樣本。他們的目標(biāo)是更好地了解深海生態(tài)系統(tǒng)以及各種生物之間的相互作用，并首次計算新陳代謝率如何從活躍系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴换钴S系統(tǒng)。

該出版物稱：“如果沒有此類數(shù)據(jù)，我們對不活躍煙囪生態(tài)系統(tǒng)中元素循環(huán)及其對深海生物化學(xué)可能影響的理解仍然不完整。”該團隊強調(diào)，在做出有關(guān)深海采礦的任何決定之前，此類調(diào)查至關(guān)重要。

海底的生物地球化學(xué)以及海洋生態(tài)系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用也是“海底——地球未知界面”卓越集群中的一些核心研究主題。

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