球藻多为光能自养型生物,少数属栖息在光照不足的亚光环境中,这表明球藻可能存在其他碳获取策略。为了解此过程,研究者基于2018年西北大西洋航次,在球藻物种丰富的地区,对九个站点进行了采样,寻找包含丰富的球藻种群的位置和深度。随后将浮游植物的自然种群与14C-乙酸盐、14C-甘露醇、14C-甘油和14C-碳酸氢盐(后者用于估计光合碳固定)在独立容器中使用原位模拟条件在温度/光控制的培养箱中进行为期超过24小时的孵育。24小时后使用流式细胞术从这些群体中分选球藻,并测定其溶解有机碳(DOC)摄取率。
这项研究包含两个目标:(1)测量14C-乙酸酯、14C-甘露醇和14C-甘油作为碳源的混合营养吸收和同化,并通过球藻的天然组合将其与溶解无机碳DIC的自养摄取和同化进行比较。这些实验的设计使用放射化学和单细胞/流式细胞仪(FCM)方法来区分球藻的渗透营养与其他天然存在的微藻的渗透营养。(2)测试14C标记的有机物在球藻的自然种群中固定到颗粒有机碳(POC)和颗粒无机碳(PIC)部分,以检查球藻载体渗透营养在生物碳泵(BCP)和碱度碳泵(AP)中的潜在作用。
这些实验的总体结果表明,在西北大西洋的富营养化、中营养和低营养水域中,观察到DOC化合物、乙酸盐、甘露醇和甘油的环境浓度较低,DOC摄取率高达10-15 moles cell−1 day−1,相对于光合作用速率(10-12 moles cell−1 day−1)缓慢。有机化合物的生长速率很低,表明渗透营养在弱光情况下更多地是一种生存策略。在颗粒有机碳和颗粒无机碳中都发现了同化的DOC,这表明DOC对球藻方解石的渗透营养吸收是生物碳泵和碱度泵范式的虽然小,但是重要的一部分。(李亚清 编译)