微小生物揭示了海洋营养物质及气候变化的真实影响

浮游生物是海洋中数量最多、最重要的生物之一。它们内部化学元素的平衡是不同的，这对塑造许多海洋过程至关重要，其中包括食物网和全球碳循环。传统上认为温度控制着这些元素的比例。然而一项新研究表明，这种平衡在很大程度上取决于300多英尺深处的地下海洋活动。由毕格罗海洋科学实验室的科学家领导的这项工作最近将他们的新发现发表在《Communications Earth and Environment》上。

研究小组观察了世界各地海洋中八个地点的样本。他们发现，从地下海洋引入的氮和磷的比例控制着海洋微生物中营养物质的平衡，而这些营养物质构成了海洋健康的基础。这一发现可以让科学家得以更精确地探索复杂的海洋过程。

这篇论文的主要作者Mike Lomas指出：“这是我们首次在广泛的海洋区域进行研究并直接测量了海洋微生物的营养平衡，这真的很令人兴奋。现在，我们可以根据推动海洋动力学的实际因素，将更现实的参数应用到用于预测海洋变化的计算机模型中。”

几十年来，研究人员一直在使用固定的比例来估计海洋环境中碳、氮和磷的平衡。科学家和国际气候变化专门委员会(International Panel on Climate Change)等组织在计算机模拟中则使用了这个比率来预测地球的未来。

然而它不一定代表海洋中化学平衡的广泛多样性，也不一定代表生物在营养循环中发挥的重要作用。

Lomas说道：“问题是，固定的比率是安全的估计，并不能真正代表生物学是如何工作的。更现实、但风险和复杂的方法尚未得到广泛应用。”

为了更准确地了解这些比率，Lomas直接在浮游植物中测量了它们，浮游植物是世界上最重要的海洋生物。这些生物体细胞中的元素反映了它们栖息地的可用营养物质并揭示了生物多样性在营养循环中的作用。

虽然这不是第一次对浮游植物进行研究以了解海洋中的营养水平，但它却是最先进和最全面的。该团队检查了世界各地的浮游植物，以在广泛的环境条件下创建三种关键营养元素的快照。传统上，研究人员使用物理过滤器从海水中分离浮游生物，然后再对它们进行检查。然而这种方法也可以捕获细菌和微小颗粒从而引发错误。

这项研究使用了一种叫做流式细胞术的技术，它允许研究人员每秒检查和分类数百到数千个细胞。这使得研究人员能只分离和检查到他们感兴趣的细胞。这不仅让他们对海洋中元素的不同比例有了更准确的了解，还让他们知道是什么过程在控制它们。

研究小组发现，跟最常见的假设相反，细胞中碳、氮和磷的比例主要依赖于从水下海洋供给的氮和磷的比例，而这些水是浮游植物活跃的地方。无论浮游植物种类或环境条件如何，在所有地方都是如此。

Lomas希望，对营养物的进一步了解可以用来更好地描绘海洋如何应对气候变化。

他说道：“我们不能检查每个海洋中每个细胞的营养成分，但我们需要确保所有控制因素都包含在计算机模型中。随着我们将这些结果跟其他先进学科相结合，我们将真正推进对海洋动力学的理解和预测未来条件的能力。”