第八届青年地学论坛

在全球约70%的海区，氮（N）是限制浮游植物初级生产力最主要的营养盐之一，海洋生产力取决于海洋中氮的输入和去除过程的平衡。固氮生物通过将氮气转化为铵，可贡献高达50%的上层海洋外源生物可利用氮—新氮，以平衡反硝化和厌氧氨氧化等过程的氮损失，以支持初级生产，对输出生产力有重要的贡献。尽管近些年发现的单细胞固氮蓝藻被认为对全球海洋固氮作用有显著贡献，并且发现固氮生物可以分布在沿岸上升流和高纬度地区等氮充足海区，可能有助于平衡海洋氮输入和损失之间的差距，然而迄今对固氮速率和固氮生物群落观测仍然十分有限。海洋生物固氮的空间格局，以及海洋氮输入和去除的相对平衡仍然亟待解决。北太平洋副热带流涡区（NPSG）一直被认为是固氮的“热点”海区，但近年来观测表明，在巨大的NPSG范围内，固氮速率和固氮生物群落结构存在较大的空间差异。Wen et al. 2022观察到UCYN-B主导了西北太平洋的固氮生物群落并驱动了高的固氮速率，在全球范围缺乏采样观测的情况下，UCYN-B的分布及其对全球海洋生物固氮的贡献可能被忽视了，可能是造成海洋氮动力学不平衡的部分原因。在本项研究中，我们在夏季和冬季在北太平洋西部进行了大规模采样，运用稳定同位素示踪技术对固氮速率现场观测，并且结合分子生物学手段定量分析了该海区的固氮生物群落结构，证明北太平洋西部是由UCYN-B主导驱动的海盆尺度的固氮“热点”区域。利用我们的全新观测数据结合全球固氮数据库，通过广义加性模型（GAM）评估了UCYN-B的生态位和全球分布，系统评估了UCYN-B在海洋氮循环中的重要性。本研究估算UCYN-B在北太平洋西部能贡献约5.0 Tg N yr^-1的固氮输入增量，其驱动的固氮可贡献全球固氮约9%的额外输入。
 

生物固氮,固氮生物群落组成,UCYN-B