《深海沉积物中活性重氮菌的系统发育和分解代谢多样性研究》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2020-02-09
  • 重氮营养微生物通过减少氮限制来调节海洋生产力。然而,我们对覆盖了地球近三分之二面积的深海沉积物中重氮营养体的特征和活动知之甚少。2010年10月,科学家利用遥控无人潜水器(ROV)收集了来自美国加利福尼亚州蒙特利峡谷的沉积物,该区域没有明显的物理或地球化学异常迹象,然后使用15N-DNA稳定同位素探测和一种用于nifH序列分析的新方法,从2893米水深的太平洋沉积物中识别候选的重氮营养体,利用这些方法检测到的活跃的重氮营养体组合多样化惊人,这些营养体包括酸性细菌、厚壁菌门、硝化螺旋菌、变形细菌和三角洲变形细菌。

    一种名为Deltaproteobacteria的细菌是所有样品中检测到的最丰富的重氮营养体,并显示最多的相关nifH序列多样性。重氮营养体呈现分解代谢的多样性,很有可能利用氧、氮、铁、硫和碳作为最终的电子受体。因此,底栖生物重氮化可能在一系列地球化学条件下持续存在,并在地质时间尺度上提供稳定的固定氮源。这些发现在探索现代和古代环境方面具有广泛的生物地球化学意义,我们目前能做的是开展更多的研究分析,以探索广泛具有代表性的海洋沉积物中重氮营养体的多样性和活性。

    (刘思青 编译)

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41396-019-0584-8?tdsourcetag=s_pctim_aiomsg
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  • 《研究人员首次绘制了海洋沉积物的生物多样性图》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-11-03
    • 研究人员首次绘制了海洋沉积物的生物多样性图,这是地球上最大的全球生物群落之一。尽管海洋沉积物覆盖了地球表面的70%,但人们对其全球微生物多样性格局知之甚少。 来自日本海洋地球科学技术局(JAMSTEC)、兵库大学、高知大学、不来梅大学和罗德岛大学的研究人员团队描绘了全球海洋沉积物中微生物的多样性。在这项发表在《美国国家科学院院刊》(the Proceedings of the National Academy of Sciences)的研究中,JAMSTEC的高级研究员Tatsuhiko Hoshino和他的同事,包括URI海洋研究所的教授Steven D 'Hondt,分析了从全球40个地点采集的299个海洋沉积物样本作为核心样本。他们的采样深度范围从海底到海底以下678米。为了准确地确定微生物群落的多样性,作者在相同的清洁实验室条件下从每个冷冻样品中提取了DNA并进行了测序。 通过对全面的下一代测序获得的16S rRNA基因序列(约5000万个序列)进行分析,以确定每个样本中的微生物群落组成。从这5000万个序列中,研究小组在海洋沉积物中发现了近40000种不同类型的微生物,其多样性通常随着深度的增加而减少。研究小组发现,大陆边缘富含有机物的沉积物与开阔海洋缺乏营养物质的沉积物之间的微生物群落组成存在显着差异,并且氧气的存在与否以及有机物的浓度是决定群落组成的主要因素。 通过将其研究结果与之前对表层土壤和海水的研究进行比较,研究人员发现,这三个全球生物——海洋沉积物、表土和海水都具有不同的微生物群落,但总体多样性相似。Hoshino指出,这是一个出乎意料的发现,在黑暗的、能源有限的海底世界,微生物的多样性与地球表面生物群落的多样性一样。 此外,通过结合对这三种生物群落的细菌和古细菌多样性的估计,研究人员发现,细菌比地球上的古细菌(与细菌不同的微生物,因生活在极端环境中而闻名)要多样化得多。D'Hondt表示,在这方面,海洋沉积物黑暗领域中的微生物多样性与表面世界中的微生物多样性相似。 这项研究得到了日本科学促进会(JSPS)的下一代研究与开发资助计划(GR102)和科研补助金(26251041、17H03956、19H05503、20K20429)以及阿尔弗雷德·史隆基金会的深碳观测站(DCO)、美国国家科学基金会和德国研究促进协会的支持。 (刁何煜 编译)
  • 《新研究考察了深海采矿沉积物羽流的扩散》

    • 来源专题:深海资源开发
    • 编译者:徐冰烨
    • 发布时间:2025-03-10
    • 2025年3月5日/基尔。从海底开采多金属结核可能会导致重大和持久的生态变化——无论是在采矿区,地表沉积物和生活在其中和上面的动物群与结核一起被清除,还是在相邻的海底,采矿中悬浮的沉积物在那里重新安置。来自MiningImpact项目和德国联邦地球科学和自然资源研究所(Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe,BGR)的独立研究人员监测了东太平洋克拉里昂-克利珀顿区工业原型前结核收集器的测试,并分析了悬浮沉积物羽流的扩散以及沉积物在空间和时间中的重新沉积模式。他们的结果现已发表在《自然通讯》杂志上。在3000至6000米的深度的深渊平原上,多金属结节散布在数百万平方公里的土地上,就像田野里的土豆一样。这些矿物矿石是数百万年来由溶解在海水中的金属或沉积物中有机物微生物降解时释放的。随着全球对镍、钴和铜等关键金属需求的增长,经济开发这些资源的压力也在增加。 由于深海的极端条件,其生态系统和高生物多样性(主要由生活在沉积物中的小生物体)对扰动特别敏感。自2015年以来,由GEOMAR亥姆霍兹海洋研究中心基尔协调的欧洲JPI海洋项目MiningImpact一直在调查深海采矿的潜在环境影响。先前对克拉里昂-克利珀顿区和秘鲁盆地十年来扰动痕迹的分析表明,采矿将造成长期损害:生物多样性和基本生态系统功能将受到几个世纪的影响。 采矿作业期间产生的悬浮沉积物羽流的扩散是一个主要但鲜为人知的风险。为了更好地了解这一过程,科学家们密切监测了比利时ISA承包商Global Sea Mineral Resources开发的远程操作原型前结节收集器的测试。该研究现已发表在《自然通讯》上,提供了关于采矿诱导的羽流分散和重新沉积在采矿区之外的远场空间足迹的第一批详细数据。 主要作者、GEOMAR深海监测小组的研究员Iason-Zois Gazis说:“虽然主要沉积物部分在距离源头几百米以内重新定居,但我们可以在4.5公里外检测到沉积物浓度的微小变化。” 监测4500米深的采矿诱导沉积羽流 2021年4月19日,一个结节收集器在4500米的深度部署了41小时。在此期间,这辆车行驶了大约20公里,占地34,000平方米(大约是五个足球场的大小)。车辆产生的沉积物羽流是使用安装在海底固定平台上的众多校准传感器以及遥控和自主水下车辆测量的。 研究发现,集水器后面形成了密集悬浮粒子(重力电流)的流动,下坡穿过海底更陡峭的部分,长达500米。随后,沉积物羽流的进一步扩散是由自然近底流驱动的。在采矿场附近,沉积物浓度比自然条件下高出10,000倍,14小时后恢复到正常水平。大多数悬浮颗粒保持在海底上方5米以内,在颗粒絮凝的帮助下相对快速地重新安置。低浓度的细沉积物颗粒羽流离开了4.5公里外的监测区域。 研究人员使用高分辨率的海底3D测绘,以毫米分辨率绘制了采矿印记,并估计了采矿区清除并随后重新沉积在海底的沉积物数量。在雷区,至少在海底顶部五厘米处清除了结节。与此同时,重新沉积的层厚度达到约三厘米,完全覆盖了附近(距离约100米的距离)的结节栖息地,并随着与矿区距离的增加而变薄。 这项研究为国际海底管理局(ISA)正在制定国际法规提供了宝贵的信息,包括监测未来潜在深海采矿作业的最新技术和战略。MiningImpact的研究人员正在继续分析环境影响,这项研究的结果有助于将物理影响类型与生态影响准确联系起来。 原始出版物: Gazis, I.-Z., de Stigter, H., Mohrmann, J. et al.(2025)。监测深海多金属结核开采引起的底栖羽流、沉积物重新沉积和海底印记。《自然通讯》,16,第1229条。 网址:https://doi.org/10.1038/s41467-025-56311-0 背景:MiningImpact项目 自2015年以来,欧洲合作项目“MiningImpact”一直在调查和评估未来潜在深海采矿作业的环境影响。一个关键目标是将其科学成果转化为国际和国家政策的建议。该项目的资金是在“健康和富有成效的海洋”联合规划倡议(JPI海洋)的框架下提供的。