海洋为什么这么重要呢?

我们地球的海洋生产我们和其他生物呼吸的氧气。这意味着当你呼吸,你是吸入氧气,部分是来自海洋,你是否接近大海或生活在大陆的中间!氧气来自海洋,因为在表面附近,有数十亿的非常小的生物,称为浮游植物,执行光合作用陆地上的植物一样。最大的浮游植物细胞长约1毫米。它们有很多不同的,在显微镜下可以看到美丽的形状。在光合作用过程中,海洋浮游植物释放氧气和吸收二氧化碳(有限公司₂),使用来自太阳的能量。这种情况发生在海洋上哪里有足够的阳光,这个过程可以帮助减少有限公司₂在大气中。没有海洋浮游植物,有限公司₂人类通过燃烧化石燃料和其他工业生产活动建立在大气中更迅速,和我们的星球将加速全球变暖。我们非常幸运,地球表面的70%被海洋覆盖,因为他们帮助我们缓解气候变化。

一个碳循环的故事

公司发生了什么₂一旦它被生物体吸收在海洋的表面?哪里去了?答案很复杂:这个小分子参与了许多生物、化学和物理反应,我们所说的海洋碳循环。在本文中,我们将重点关注部分动物的循环连接。浮游植物在光合作用过程中,转换公司₂成有机分子。有机分子物质是碳原子连接在一起的环或连锁店,和其他元素,如氢气、氧气和氮气。例如,氨基酸是有机分子。这些分子被浮游植物生长或作为废物最终释放到海水。更大的海洋生物吃浮游植物,大型动物,反过来,被更大的动物吃掉。这种方式,产生的有机碳分子浮游植物为所有其他生物提供食品和能源,海洋食物网。浮游植物的废物,叫做溶解有机物(DOM),是由分子作为食物非常微小的生物称为细菌和古菌的< 1μm大小(人类头发宽度约25μm !)。这些微生物生活在太平洋流域区分表面的深度。是地球上最常见的生物和细菌的碳循环中扮演着非常重要的作用在海洋中(1]。

深海里的细菌

细菌和古生菌原核生物,这意味着它们是单细胞生物,没有细胞核。比古菌细菌通常更加丰富,我们将使用这个词指代所有原核生物细菌。我们知道,细菌在海洋的表面繁荣从浮游植物通过食用新鲜了DOM,但他们在深海消费什么?他们需要管理和剩余材料从表面下沉到深水。深海的剩菜,让它不一样美味的新鲜材料的表面。因此,很长一段时间,科学家认为深细菌比表面细菌更活跃。然而,现在我们知道这不是真的!深的细菌可以表面细菌一样活跃2)和科学家仍在调查海洋细菌生活在黑暗中是如何工作的。我们仍然知之甚少,因为,可以想象,研究深海的水并不那么容易。

鱼游在表面和深海之间帮助饲料深细菌

现代技术提供了新的信息,有助于我们更好地理解之间的连接表面和深层的海洋。科学家一直检查的行为学校游泳的小鱼上下表面和深海之间。我们称之为运动一昼夜的垂直迁移(数字式电压表)(图2)[5]。这些鱼连接表面迁移和深水。一些游泳深达1000米!上下移动大量的碳。像其他生物一样,甚至自己的身体是由碳!我们知道这些小鱼只有几厘米,喜欢在夜间留在表面,在那里吃尽可能多的浮游植物和其他猎物。然后,当太阳即将升起,他们匆忙下到深海。他们花了一整天,当太阳落山的时候,他们快点再次表面。我们不知道为什么这些鱼类执行兽医学博士,但是他们可能是为了避免被更大的鱼吃掉。他们安全地度过这一天深,总是黑暗,并上升到表面饲料在夜间,当它也是黑暗的。 By spending most of their time in the dark, they avoid being seen by the big fish that want to eat them.

鱼和水的温度如何影响深海细菌的活动吗?

我们想知道鱼是否迁移对深海细菌可能是重要的。有什么关系深海细菌消耗的有机碳和有机碳迁移鱼类提供?要回答这个问题,我们进行了一个实验在红海,世界上最温暖的海域之一。

红海是特别有趣的。它可以被认为是一个极端的环境由于其高温,特别是在夏天!深海世界其他地区的气温通常在4和8°C之间。在我们的冰箱…这是我们的温度很冷!然而,红海的深水(从200到海底)几乎是22°C。在这个温度,我们可以出去短袖!温度越高,越活跃的细菌。因此,红海,大量人口的迁移鱼类和温暖,深水域,是一个理想的地方为我们测试的反应深度细菌鱼类洄游。

一个实验在红海

在我们的实验中,我们中午出去,收集水的深度鱼白天撤退(我们称为鱼层)。我们知道,从乐器类似雷达可探测的鱼,鱼层在500和600之间。我们决定把水从550,比较它与地表水从5米。首先,我们通过膜过滤海水,小孔,以便只包含细菌和DOM在水中,然后我们把这个水实验室进行进一步的研究。我们把水样品在一个孵化器尽可能接近现场条件,这样细菌有相同数量的小时光,黑暗的小时,相同的温度,他们已经在海洋。细菌迅速增长,所以我们监测细菌的数量和大小的变化在8天,每天我们的实验样本瓶测量细菌是如何生长和DOM他们喝多少。

我们观察到细菌从鱼层增长快于表面的细菌。不仅如此,但也有很多胖的(图1)!这意味着细菌发现鱼的营养比提供的DOM提供的浮游植物的表面。我们对这个结果感到吃惊。我们相信,当鱼类白天在鱼层,冷却和消化他们晚上吃饭。他们放松在深水域,尿尿和便便,这尿和粪便是DOM的一部分,成为美味的食物饥饿的细菌的深海。这个实验中,我们证明了表面之间的垂直迁移的鱼和深水不仅是碳上下移动,但它也提供了一个良好的食物来源深海细菌!

我们学到了什么

图2显示了我们所学到的,所代表的昼夜垂直迁移skinnycheek灯笼鱼在红海。而浮游植物只能生存在光线到达的上层,细菌可以生活在海里。我们认为在深海细菌并不是很活跃,他们只使用DOM剩菜来慢慢地从水面。然而,我们的实验表明,鱼类洄游深水白天使热点深细菌。这从未见过的。

下一个问题,我们的思想是,这发生在所有其他海洋。如果是这样的话,后果是什么?嗯…我们还不知道!科学家发现,每次新的问题出现。仍然有如此多的了解海洋碳循环以及如何!

术语表

浮游植物:↑光合生物生活在海洋表面的阳光。它们占用有限公司₂从大气中并产生氧气和有机物。

光合作用:↑绿色植物和浮游植物的过程捕获阳光并把它变成能量。它消耗二氧化碳和生成氧气作为副产品。

海洋碳循环:↑结合不同水库之间的交换过程,碳在海洋与大气。

有机:↑生活的一部分,或者来自一个生物体或实体。

溶解有机物(DOM):↑有机材料刚由浮游生物在海洋表面。DOM作为食物的细菌表面和深海。

原核生物:↑单细胞生物,没有细胞核。细菌是原核生物。

一昼夜的垂直迁移:↑每日同步运动游泳鱼类和其他动物的表层和深层层之间的海洋。他们花一整天在深度和表面。

Skinnycheek灯笼鱼:↑的鱼在海洋垂直迁移。它白天呆在深水,在夜里地表水。它存在于所有的海洋。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

确认

我们要感谢诺拉·古铁雷斯Avello (13), Maria de Lluch Calleja塞拉(15),以及年轻的评论家和他们的导师阅读初稿并提供非常有用的反馈来改进它,让它可以理解为他们的年龄范围。

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原始的文章

↑Calleja, m . L。安萨里,m . I。Røstad,。席尔瓦,L。、Kaartvedt年代。Irigoien X。,等。2018。海洋中层的散射层:异养原核生物在红海《暮光之城》的热点区域。前面。3月科学。5:259。doi: 10.3389 / fmars.2018.00259

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引用

[1]↑阿F。史密斯,d . C。管家,g F。哈格斯特龙,A。1994年。Bacteria-organic物质耦合对大洋洲碳循环及其意义。活细胞。生态。28:167 - 79。doi: 10.1007 / BF00166806

[2]↑Aristegui, J。加索尔,j . M。杜阿尔特,c . M。,Herndl g . j . 2009。海洋微生物的黑暗海洋的深海区。Limnol。Oceanogr。54:1501-29。doi: 10.4319 / lo.2009.54.5.1501

[3]↑巴肯,一个。、LeCleir g R。Gulvik, c。冈萨雷斯,j . m . 2014。主回收:细菌与浮游植物水华的特性和功能。启Microbiol Nat。12:686 - 98。doi: 10.1038 / nrmicro3326

[4]↑约旦、d S。1902年,Evermann b . w .。美国食物和游戏鱼:一个受欢迎的美国账户的所有物种赤道以北,与键可以识别、生活史和捕获的方法。伦敦:哈钦森和有限公司

[5]↑那,a . s . 2014。一昼夜的垂直迁移。咕咕叫。医学杂志。24:R1074。doi: 10.1016 / j.cub.2014.08.054