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(zhǎng)和繁衍。海底不活躍的熱液噴口就是這種情況。由不來(lái)梅大學(xué)海洋環(huán)境科學(xué)中心MARUM的研究人員組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)目前正在努力準(zhǔn)確量化這些環(huán)境中可以結(jié)合的無(wú)機(jī)碳量。

由于高壓、黑暗和營(yíng)養(yǎng)缺乏，深海通常不是一個(gè)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(yú)類、貝類和微生物能夠在那里定居。但是，當(dāng)熱流體來(lái)源耗盡時(shí)，這些生物群落會(huì)發(fā)生什么?

煙囪是在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)形成的，當(dāng)時(shí)海水通過(guò)裂縫滲入地殼，在那里變暖，然后在返回海底的過(guò)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(guò)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(lái)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?cè)絹?lái)越有興趣在深海采礦活動(dòng)中剝削不吸煙者。

當(dāng)富含礦物質(zhì)的液體干涸時(shí)，黑煙熏者就會(huì)變得不活躍。較大的生物體遷移到下一個(gè)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(gè)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(yùn)作的新知識(shí)，”MARUM的FlorenceSchubatz博士說(shuō)，“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(jìn)行的一個(gè)研究項(xiàng)目的核心焦點(diǎn)。這項(xiàng)工作涉及在大約四十年前在東太平洋發(fā)現(xiàn)第一個(gè)熱液噴口的確切區(qū)域進(jìn)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(dòng)和有機(jī)碳生產(chǎn)的重要場(chǎng)所。我們才剛剛開(kāi)始了解深海碳循環(huán)的運(yùn)作方式?？梢钥隙ǖ氖?，碳固定在這樣的熱點(diǎn)。

“但是，”舒博茨說(shuō)，“我們對(duì)這些生態(tài)系統(tǒng)的了解還不夠深入，無(wú)法估計(jì)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(gè)板塊邊界擴(kuò)散中心都是一個(gè)潛在的定植區(qū)。來(lái)自東太平洋的樣本將提供一個(gè)良好的起點(diǎn)，因?yàn)槿藗円呀?jīng)對(duì)該地點(diǎn)微生物群落的范圍有了很好的了解。因此，國(guó)際團(tuán)隊(duì)研究了主動(dòng)吸煙者和不主動(dòng)吸煙者的樣本，并將它們相互比較。

該團(tuán)隊(duì)在2019年和2021年的三次探險(xiǎn)中獲得了這些樣本，部分是在載人潛水器阿爾文號(hào)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(jì)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(méi)有此類數(shù)據(jù)，我們對(duì)不活躍煙囪生態(tài)系統(tǒng)中元素循環(huán)及其對(duì)深海生物化學(xué)可能影響的理解仍然不完整。”該團(tuán)隊(duì)強(qiáng)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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