活性氧显示影响潮汐沙中的碳循环

现在发表在《自然通讯》(NatureCommunications)上的一项研究发现，活性氧物质——非常活泼的含氧分子——对潮汐沙滩的矿化过程有很大影响。因此，他们的调查对于了解海洋碳循环非常重要。

瓦登海沿丹麦、德国和荷兰海岸沿北海海岸绵延500公里，主要由所谓的潮间带可渗透沉积物组成，即在潮汐变化时被海水冲刷的海底。海鸟、海洋哺乳动物和休闲爱好者经常造访这里。

但这个高度动态的栖息地也是大量微生物的家园。它们处理海水和河流流入的碳和养分，使沙子成为有机物再矿化的重要场所，并将其转化为巨大的净化过滤器。

ROS生产的完美场所

沉积物中有氧和缺氧条件(分别在涨潮和退潮时)之间的频繁波动使它们成为产生活性氧(ROS)的理想场所。ROS是含氧分子，化学性质非常活泼。它们的环境作用是多方面的：ROS可能对生物体有害并破坏细胞成分，但它们也可能有利于微生物的生长。

由于其高活性，ROS是环境中碳和其他物质的转化和循环中非常重要的媒介，因此可以对生态系统的功能产生重大影响。尽管如此，它们在许多栖息地的研究仍然很少——其中包括瓦登海的沙滩。

不来梅马克斯普朗克海洋微生物研究所的一组科学家现在在德国瓦登海Spiekeroog岛附近的一个名为Janssand的沙滩上仔细研究了ROS。OliviaBourceau、MaritvanErk和他们来自微传感器组的同事研究了ROS过氧化氢。

“我们想知道潮间带沙子中是否存在任何可检测到的过氧化氢，”Bourceau说。“如果是这样，我们想知道这种过氧化氢如何影响这些沙子中的矿化过程、有机物的循环利用。”

过氧化氢影响微生物活动

事实上，Bourceau和vanErk周围的团队在潮间带沙地中检测到了高浓度的过氧化氢。“我们发现过氧化氢的产生和降解之间存在着良好的平衡，”共同作者vanErk说。

当科学家们在实验中改变氧气输入或去除过氧化氢时，这对沙栖微生物产生了巨大影响。ROS抑制了沙子中的微生物，因此它的去除促进了微生物的活动。“沙子中天然存在的ROS数量大大降低了主要矿化过程的速率，包括有氧呼吸和硫酸盐还原。”

对碳和养分循环很重要

可以预期ROS水平升高，特别是在扰动事件期间和有氧-缺氧界面——这两种情况都经常发生在潮间带可渗透沉积物中。碳和氮的高再矿化率使这些沉积物成为巨大的生物催化过滤器。因此，活性氧浓度的任何变化都有可能直接影响沙子过滤器的有效性和浅水生态系统的功能。

因此，ROS可能在动态沿海沉积物的生物地球化学中发挥重要但未被重视的作用。“根据我们的发现，我们可以得出结论，ROS有可能对沉积物中的碳循环产生重大影响。了解对碳循环的控制对于研究富营养化和人类活动对沿海系统的影响非常重要，”Bourceau总结道。

更多信息：MaritR.vanErk等人，活性氧影响