气候变化的幕后英雄？硅藻或将改写海洋生态格局

硅藻惊喜可能改写全球碳循环

对于生活在海洋中的硅藻，新研究表明光合作用并不是积累碳的唯一策略。相反，这些单细胞浮游生物还通过直接以广阔海洋中的有机碳为食来积累生物量。这些新发现可能会让研究人员降低他们对硅藻通过光合作用从空气中吸收多少二氧化碳的估计，这反过来可能会改变我们对全球碳循环的理解，鉴于气候变化，这一点尤其重要。

这项研究由加州大学圣地亚哥分校的生物工程师、生物信息学专家和其他基因组学研究人员领导。

硅藻Cylindrotheca closterium遍布全球海洋，在研究人员分析的来自全球海洋的 70% 以上的水样中，它经常同时进行光合作用和直接消耗浮游生物等有机来源的碳。此外，新研究暗示了一个诱人的可能性，即特定种类的细菌正在直接向全球海洋中的大部分硅藻提供有机碳。

简而言之，这项研究主要研究了一种广泛分布的海洋硅藻的混合营养生长。混合营养是指生物体既能进行光合作用自养生长，又能摄取有机物异养生长。研究发现，这种硅藻能够在海洋环境中灵活地切换营养方式，这对于理解海洋生态系统中的碳循环具有重要意义。

参考文献：Manish Kumar, Juan D. Tibocha-Bonilla, Zoltán Füssy, Chloe Lieng, Sarah M. Schwenck, Alice V. Levesque, Mahmoud M. Al-Bassam, Anurag Passi, Maxwell Neal, Cristal Zuniga, Farrah Kaiyom, Josh L. Espinoza, Hyungyu Lim, Shawn W. Polson, Lisa Zeigler Allen, Karsten Zengler. Mixotrophic growth of a ubiquitous marine diatom. Science Advances, 2024; 10 (29) DOI: 10.1126/sciadv.ado2623

一、什么是硅藻？它们在海洋生态系统中扮演什么角色？

硅藻是一种单细胞藻类，属于原生生物界。它们的特点是具有精美的硅质细胞壁，形状多样，就像一个个微小的玻璃壳。正是由于这个硅质壳，硅藻在海洋沉积物中留下了大量的化石，成为了地质学家研究地球历史的重要依据。

硅藻在海洋生态系统中扮演着极其重要的角色，堪称海洋食物链的基石。硅藻通过光合作用，将太阳能转化为有机物，为海洋中的其他生物提供食物和氧气。它们是海洋食物网中最基础的生产者。硅藻在海洋碳循环中起着关键作用。它们吸收大气中的二氧化碳，通过光合作用将其固定在有机物中，从而减缓气候变化。当硅藻死亡后，它们的硅质外壳会沉入海底，将碳带到深海，长期封存。硅藻是浮游动物、小型鱼类等海洋生物的重要食物来源。它们的数量和分布直接影响着整个海洋生态系统的稳定性。硅藻在硅循环、氮循环等生物地球化学循环中也扮演着重要角色。

硅藻的种类繁多，形态各异，是海洋生物多样性的重要组成部分。硅藻对水质变化非常敏感，不同种类的硅藻对水质的要求也不同。因此，通过分析水体中的硅藻种类和数量，可以评估水质状况。硅藻化石是研究古代海洋环境的重要材料。通过分析硅藻化石，可以了解过去的海洋温度、盐度、营养盐含量等信息。

总结来说，硅藻是海洋生态系统中不可或缺的一员。它们不仅是海洋食物链的基础，还对全球气候变化、生物多样性保护等方面都具有重要影响。

二、什么是混合营养？它与自养和异养有什么区别？

混合营养是指生物体既能通过光合作用利用光能合成有机物（自养），又能摄取外界有机物作为营养来源（异养）的一种营养方式。换句话说，混合营养生物就像是一个“杂食者”，既能自己“制造”食物，又能“吃”现成的食物。

还有有哪些是属于混合营养生物的生物呢？比如藻类中的眼虫，在光照充足时进行光合作用，而在黑暗环境中则通过摄取有机物获取能量。再比如 一些细菌可以在有氧条件下进行光合作用，而在无氧条件下则通过发酵或呼吸作用获取能量。

混合营养是一种灵活多样的营养方式，它使得生物体能够更好地适应复杂多变的环境。通过了解混合营养，我们可以更深入地理解生物多样性以及生态系统的复杂性。

三、这项研究的意义

Manish Kumar等人在《Science Advances》上发表的这篇关于硅藻混合营养生长的研究，具有深远的科学意义，为我们未来的海洋研究提供了新的视角和方向。

这项研究揭示了硅藻除了光合作用外，还具有摄取有机物的能力，这大大拓展了我们对硅藻生态功能的认识。硅藻作为海洋初级生产力的重要贡献者，其混合营养特性表明，海洋碳循环可能比我们以往认为的更加复杂多样。混合营养的发现为海洋生态模型提供了新的参数和变量，有助于我们更准确地模拟海洋生态系统的动态变化。

这项研究表明，海洋微生物的营养方式比我们想象的更加多样化，这将推动海洋微生物生态学的研究深入发展。硅藻的混合营养特性表明，海洋食物网的结构可能比我们以往认为的更加复杂，这将有助于我们更好地理解海洋生态系统的能量流动和物质循环。了解硅藻的混合营养特性，有助于我们更好地评估海洋生态系统的健康状况，为海洋生态系统保护提供科学依据。硅藻在海洋碳循环中扮演着重要角色，其混合营养特性可能对海洋碳汇能力产生影响，这为我们应对气候变化提供了新的研究方向。

总之，这项研究为我们打开了一扇了解海洋生态系统的新窗口，为未来的海洋研究提供了广阔的前景。

四、思考

硅藻如何感知环境变化并调节其营养方式？参与混合营养的基因和蛋白有哪些？硅藻的吞噬作用机制与其他真核生物有何异同？混合营养与硅藻的形态变化是否存在关联？

除了光照和营养盐，温度、盐度等环境因子如何影响硅藻的混合营养？海洋酸化对硅藻的混合营养有何影响？微塑料等污染物是否会影响硅藻的混合营养？

混合营养的硅藻在食物网中扮演的角色是什么？混合营养对海洋初级生产力有何影响？混合营养的硅藻在物质循环（如碳、氮、硅循环）中扮演什么角色？混合营养对有害藻华的发生发展有何影响？

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~~~

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