來(lái)自東北太平洋戈?duì)栠_(dá)海嶺擴(kuò)張中心的熱液噴口流體在深海形成了一個(gè)生物活動(dòng)中心。在那里，在黑暗的海洋中，一個(gè)獨(dú)特的食物網(wǎng)不是靠光合作用而是靠排出液體的化學(xué)能茁壯成長(zhǎng)的。在戈?duì)栠_(dá)山脊噴口享受野外活動(dòng)的生物中有各種各樣的微生物真核生物或原生生物，它們以化學(xué)合成細(xì)菌和古細(xì)菌為食。

一篇新論文發(fā)現(xiàn)，這種原生生物放牧是微生物食物網(wǎng)中碳運(yùn)輸和再循環(huán)的關(guān)鍵機(jī)制，它在熱液噴口處施加的捕食壓力高于周?chē)纳詈－h(huán)境。

“我們的研究結(jié)果提供了對(duì)熱液噴口食物網(wǎng)內(nèi)原生生物放牧壓力的初步估計(jì)，突出了不同深海原生生物群落在深海碳循環(huán)中發(fā)揮的重要作用，”論文稱(chēng)，原生生物放牧影響微生物群落和碳循環(huán)發(fā)表在國(guó)家科學(xué)院院刊( PNAS ) 上的深海熱液噴口。

該論文稱(chēng)，原生生物是初級(jí)生產(chǎn)者和更高營(yíng)養(yǎng)水平之間的紐帶，它們的放牧是微生物食物網(wǎng)中碳運(yùn)輸和循環(huán)的關(guān)鍵機(jī)制。

研究發(fā)現(xiàn)，在距離俄勒岡州南部海岸約 200 公里的戈?duì)栠_(dá)嶺(Gorda Ridge)排放熱液噴口流體時(shí)，原生生物消耗了 28-62% 的細(xì)菌和古生菌生物量日常存量。此外，研究人員估計(jì)，原生生物的放牧可能會(huì)消耗或轉(zhuǎn)移高達(dá) 22% 的碳，這些碳是由排放口流體中的化學(xué)合成種群固定的。盡管所有這些碳的歸宿尚不清楚，但“由于排泄、消化和草率進(jìn)食，原生生物放牧?xí)⒁徊糠钟袡C(jī)碳釋放到微生物循環(huán)中”，其中一些碳將被更大的生物吸收。該論文指出，消耗原生生物細(xì)胞的生物體。

在從戈?duì)栠_(dá)海嶺的海崖和阿波羅熱液噴口場(chǎng)收集噴口流體樣本后，研究人員進(jìn)行了放牧實(shí)驗(yàn)，這提出了一些需要克服的技術(shù)挑戰(zhàn)。例如，“為這些原生生物準(zhǔn)備一頓優(yōu)質(zhì)的飯菜非常困難，”主要作者、伍茲霍爾海洋研究所 (WHOI) 海洋化學(xué)和地球化學(xué)系的博士后研究員 Sarah Hu 說(shuō)。

“能夠在深海噴口處進(jìn)行這項(xiàng)研究真的很令人興奮，因?yàn)槟抢锏氖澄锞W(wǎng)是如此迷人，而且它是由排放口流體中發(fā)生的事情提供動(dòng)力的，”在 E/V 鸚鵡螺號(hào)上的胡說(shuō)2019 年 5 月至 6 月航行期間。“整個(gè)微生物系統(tǒng)和群落在陽(yáng)光照射范圍之外的透光區(qū)下方運(yùn)行。我很高興能夠擴(kuò)大我們對(duì)這些通風(fēng)口微生物群落的了解。”

Hu 和合著者 Julie Huber 說(shuō)，定量測(cè)量對(duì)于了解食物網(wǎng)如何在原始和未受干擾的通風(fēng)口處運(yùn)作非常重要。

“海洋為我們提供了許多人熟悉的許多生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，例如海鮮和碳匯。然而，當(dāng)我們考慮微生物生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)時(shí)，尤其是在深海中，我們只是沒(méi)有那么多數(shù)據(jù)關(guān)于這些食物網(wǎng)是如何運(yùn)作的，”WHOI 海洋化學(xué)和地球化學(xué)系副科學(xué)家胡貝爾說(shuō)。

獲得基線測(cè)量“越來(lái)越重要，因?yàn)檫@些棲息地正在被研究用于深海采礦或碳封存。這將如何影響生產(chǎn)、出口或回收的碳量?” 她說(shuō)。

“我們需要了解這些棲息地及其支持的生態(tài)系統(tǒng)，”胡貝爾說(shuō)。“這項(xiàng)研究正在連接一些我們以前無(wú)法連接的新點(diǎn)。”