了解硝化作用，阳光如何影响南大洋的营养循环
硝化作用是海洋氮循环中的一个关键过程，它会产生再生硝酸盐并排放出一氧化二氮，这是一种强大的温室气体。最近的一项研究深入研究了硝化作用这一关键过程，这项研究在南大洋印度洋区域进行，揭示了光照条件和营养物质供应变化如何影响硝化作用。
研究发现，光对硝化作用的抑制作用随深度的增加而呈指数下降，光阈值为光合有效辐射的0.53 % 。暗硝化作用与表观氧利用率之间的正相关关系，表明其依赖于初级生产的底物可用性重要的是，增加NH₄⁺供应可以作为光抑制损伤的缓冲剂。研究得出结论，尽管光照是夏季硝化作用的主要限制因素，但底物可用性和环极深水(CDW)上升流之间的结合可以克服这一限制，从而将光抑制减轻高达45 % ± 5.3 %
该研究结果对于理解南大洋硝化作用的调控及其对全球氮循环和气候变化的影响具有重要意义 。该研究强调了底物可用性和CDW上升流在减轻光抑制方面的重要性，这可以为未来关于海洋氮循环的研究和加强南大洋二氧化碳封存的策略提供参考。
参考文献：Lingfang Fan, Min Chen, Zifei Yang, Minfang Zheng & Yusheng Qiu ，Alleviated photoinhibition on nitrification in the Indian Sector of the Southern Ocean. Acta Oceanologica Sinica，Published: Volume 43, pages 52–69, (2024)，doi.10.1007/s13131-024-2379-7
一、光为什么会抑制硝化作用？
光会抑制硝化作用，主要是因为它会影响硝化细菌的活性，特别是氨氧化细菌（AOB）和亚硝酸氧化细菌（NOB）。这些细菌对光敏感，高光强度会破坏其细胞成分，导致活性和生长下降。这种现象被称为光抑制。
夏季，由于日照时间更长、阳光更强烈，光照水平通常更高光照的增加会为硝化细菌创造一个更具挑战性的环境，使光照成为这个季节硝化作用的主要限制因素。高光强会抑制NOB的活性，导致硝化速率降低。
随着你深入水中，由于水分子和其他粒子的吸收和散射，光强度会呈指数下降光强度的降低意味着光对硝化细菌的抑制作用也随着深度的增加而呈指数下降。在更深的深度，光强度较低，细菌受光抑制的影响较小。
二、为什么底物可用性和环极深水(CDW)上升流之间的结合可以克服光照对硝化作用的抑制？
底物可用性是指硝化过程所必需的化合物的存在。在硝化过程中，主要底物是铵( NH₄⁺ )和亚硝酸盐( NO₂⁻ ) ，硝化细菌将其转化为硝酸盐( NO₃⁻ ) 。水中这些底物的可用性对于细菌进行硝化至关重要。底物的可用性对于硝化作用至关重要，氨和亚硝酸盐分别是氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌的能量来源，如果没有足够的底物，硝化细菌就无法维持其代谢活动，从而导致硝化速率降低，足够的底物水平可帮助缓冲硝化过程免受环境压力（如光抑制）的影响，从而确保细菌具有维持其活性和生长所需的营养。
环极深水( CDW )上升流是指深层、营养丰富的水从海洋深处垂直移动到海面，这一过程通常发生在洋流和风推动深层水上升到较浅深度的地区。CDW上升流在硝化过程中起着重要作用，CDW上升流将富含营养的水带到表面，提供丰富的铵和亚硝酸盐等基质，这些都是硝化作用所必需的。上升流还可以将来自深海的多种硝化微生物引入到地表水中，增强整体的硝化能力。
底物可用性和CDW上升流的结合可以克服光对硝化作用的抑制，主要是因为上升流中底物（NH₄⁺和NO₂⁻）的可用性增强，确保硝化细菌即使在轻微压力下也有足够的营养来继续其代谢活动。CDW上升流引入对光不太敏感的深水硝化微生物可以增强整体硝化过程，有了更多的底物，硝化细菌可以维持更高的活性水平，这有助于减轻光抑制的负面影响。
总体而言，基质富集和深水微生物通过CDW上升流涌入的协同效应可以缓冲光的限制效应，从而增强南大洋的硝化作用。
思考
在 OMZ 中可以发现哪些新的微生物物种或功能基因，尤其是与独特代谢途径相关的物种或基因？微生物如何适应 OMZ 的极端条件，例如低氧和高硫化氢浓度？这些适应性背后的遗传和生理机制是什么？不同微生物种群如何在 OMZ 内相互作用，以及这些相互作用如何影响生物地球化学循环？
生物地球化学过程的速率在 OMZ 内如何在空间和时间上变化，哪些因素控制着这些变化？OMZ 内不同的生物地球化学过程是如何耦合的，这对碳和氮循环有何影响？ OMZ 内的生物地球化学过程如何反馈物理和化学环境，以及这些反馈如何影响气候变化？
这些有趣的问题旨在激发你的思考，助你更深入地理解，希望能为你带来新的启示和帮助~~~
申明：内容来源于海洋资源ocean-resource创作，未经允许，不得转载，海洋资源ocean-resource保留追究法律责任的权利。