《河流微生物对有机物中化合物的恒定选择》

  • 来源专题:深海资源开发
  • 编译者: 徐冰烨
  • 发布时间:2025-03-25
  • 河流每年向海洋输送约0.4 Pg(40亿吨)有机碳(OC),其中大部分是溶解有机碳(DOC)。尽管这一数量相较于其他全球碳通量而言并不算大,但过去二十年来,河流DOC仍然受到了广泛关注。如今,河流被视为“生物反应器”,能够对陆源OC进行矿化,并被认为是全球异养型生态系统之一。然而,决定OC在河流中被矿化的程度,以及有多少OC能够逃脱快速氧化作用仍不清楚。关于OC的快速矿化或稳定化的机制没有统一的理论,且概念方法在土壤、淡水和海洋研究界仍存在较大分歧。

    一种观点认为,生物易降解的有机化合物更易被微生物利用,而某些化合物由于其内在特征(intrinsic quality, IQ)可能难以被微生物利用。在模型中,外源DOC的生物反应性通常被视为一种固有属性。与IQ假说不同,稀释假说认为,所有化合物在理论上都是可被降解的,但当化合物种类繁多且单个分子的浓度较低时,微生物摄取这些化合物的能量成本可能过高。稀释假说可以归入更广义的生态最优觅食(optimal foraging, OF)理论框架中。最优觅食理论认为,生物体会优化其觅食行为,以获得最大净能量增益。该理论已被广泛应用于各级生物体,包括微生物。

    德国亥姆霍兹环境研究中心和马格德堡-施滕达尔应用科学大学的学者测量了源自不同河流的降解DOC的14C年龄。研究选择了水文状况对比明显的河流,DOC可能来自不同的土壤深度,具有不同的年龄。假设所有研究流域的成土作用相似,且有机质的降解过程会产生化学质量和14C年龄相似的化合物。如果所有实验中被降解DOC的年龄始终保持在一个相对狭窄的范围内,而不受河流DOC年龄的影响,则支持IQ假说,即微生物优先利用特定化学质量的化合物。若被降解DOC的年龄与河流DOC年龄相近,则支持OF假说,即微生物根据底物的丰度进行选择。此外,研究还通过土壤溶解性有机碳(T-DOC和S-DOC)实验来进一步验证这两种假设。

  • 原文来源:https://mp.weixin.qq.com/s/LWYaBoWVauHp9qL-QodDew
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