利用氨基酸稳定同位素技术评估蓝细菌及其降解产物在颗粒有机物中的相对贡献

Cyanobacteria have long been considered as a minor player in particle export, while recent evidence found the prevailing of cyanobacterial materials in deep water particles, implying its importance in particle export. This proposal will focus on the source and degradation of particles from the SCS basin using a combination of compositional analysis and compound specific stable isotope analysis (CSIA). With both the field study and lab controlled experiments, carbon isotope behaviors of particulate amino acids as a response to the degradation of particulate organic matter derived from diverse phytoplankton species will be evaluated. The relative contribution of cyanobacteria to particulate organic matter will be characterized as well as the capability of cyanobacteria to be preserved during the export of particles in water column. All the evidence will help to understand the preservation and export of particulate organic matter driven by the changing phytoplankton community.

通常认为光合自养原核生物蓝细菌所固定的有机碳在海洋上层会快速降解，对输出到深海的颗粒有机物的相对贡献较小，然而近年来，不断有证据表明蓝细菌可能是深海颗粒有机物的重要来源。因此了解蓝细菌对颗粒有机物的相对贡献及其在颗粒物中的存留机制，对理解颗粒物向深海输出有着重要的意义。本项目以南海颗粒有机物为研究对象，通过结合现场考察和过程模拟，利用氨基酸碳稳定同位素分析手段和有机组成分析等，对降解过程中的颗粒有机物行为进行追踪，探讨颗粒有机物氨基酸同位素行为对不同浮游植物来源及其降解过程的响应，借以评估蓝细菌等浮游植物来源对颗粒有机物的相对贡献，并结合实验室模拟探究颗粒物降解输出过程中不同来源有机物的保留能力。这项针对南海颗粒有机物输出的机理性研究，将为深刻认识颗粒有机碳输出对浮游植物群落结构的响应提供理论依据。

通常认为光合自养原核生物蓝细菌所固定的有机碳在海洋上层会快速降解，对输出到深海的颗粒有机物的相对贡献较小，然而近年来，不断有证据表明蓝细菌可能是深海颗粒有机物的重要来源，因此了解蓝细菌对颗粒有机物的相对贡献及其在颗粒物中的存留机制，对理解颗粒物向深海输出有着重要的意义。本项目以南海颗粒有机物的来源和存留机制为研究对象，建立了氨基酸碳稳定同位素的分析方法来追踪活性有机碳的来源和转化行为，通过该项技术与机理实验及现场观测相结合，发现了海洋颗粒态氨基酸同位素特征主要来源于原核和真核浮游植物的现场生产，而微生物降解过程是氨基酸这类活性有机物在海洋不同界面传输过程中同位素特征变化的主要调控因子；其中原核浮游植物来源的活性有机碳在输出过程中的存留能力弱于真核浮游植物。基于上述认知，本项目建立了一个拟合有机物活性变化过程的模型，Lability模型，该模型定量研究了不同来源有机碳对颗粒有机碳的相对贡献，降低了由有机物降解造成的有机组成和同位素变化所引入的有机碳通量估算的不确定性。这项针对南海颗粒有机物输出的机理性研究，为揭示颗粒有机碳对浮游植物群落结构的响应及不同来源颗粒有机碳的存留行为提供了关键证据。

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