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[科研前線|EGM]原位測定富營養(yǎng)化湖泊浮游生物群落呼吸顯示呼吸商較低

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浮游生物群落呼吸是一個重要的碳循環(huán)過程,通常假定呼吸商(Respiratory Quotient: RQ=CO2 per O2by moles)為1的情況下,通過將溶解氧消耗率的測量值轉換成二氧化碳產生率來量化。

然而,人們對不同水生生態(tài)系統(tǒng)之間浮游生物RQ的真實變化知之甚少。在以藻類物質為主的富營養(yǎng)化湖泊中進行了原位RQ測量,發(fā)現(xiàn)RQ小于1。事實上,許多RQ值極低(0.2~0.6),低于藻類有機物底物(0.7—0.8)氧化的理論RQs值,這表明需要考慮比底物控制的其他因素來理解RQ。

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(圖文無關,敬請諒解)

這一觀點進一步得到了支持,因為RQ與已知的具有強烈底物依賴性的微生物變量(包括細菌生長效率和浮游細菌群落降解不同化合物的功能能力)之間缺乏相關性;诩淄楹蜖I養(yǎng)池中測得的動力學,討論了甲烷氧化和硝化可能發(fā)生在湖中,導致異常低的RQs。

Karla Münzner和Martin Berggren的發(fā)現(xiàn)表明,生產性湖泊中的浮游生物RQs可以系統(tǒng)地低于1,這表明這些湖泊的二氧化碳排放量目前可能被高估了。

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作者于2016年6月至2017年10月在瑞典南部一個富營養(yǎng)化湖泊(Vombsjön)內,采用水下腔室設置(圖1),每1-3周進行一次RQ湖內測量。水在水下腔室和連接到氣體分析儀(EGM-5,美國PP SYSTEMS)的氣體交換膜之間循環(huán)。將累積的二氧化碳釋放酶與累積的氧攝取量進行回歸,并提取斜率,從而確定RQ。

總之,研究結果表明,傳統(tǒng)上假設的RQ為1(或0.8-1.2)是對湖泊生態(tài)系統(tǒng)生產力的高估。同樣,可用基底的種類和質量可能不足以預測準確的RQ。

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研究結果表明,與BGE(bacterial growth efficiency)和BP(bacterial  production)相比,RQ受不同因素的控制。這表明,生產性湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的RQs不是受基質控制的,為了準確確定浮游生物群落呼吸,可能需要進行原位測量。

典型的富營養(yǎng)化湖泊并與富營養(yǎng)化(甲烷氧化和硝化)有關,在這種情況下可能更為重要,在對生產性湖泊系統(tǒng)進行假設之前,應加以考慮。

該研究為富營養(yǎng)化湖泊中呼吸過程的相互作用及其對浮游生物群落RQ的貢獻提供了一個新的研究熱點。

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(圖文無關,敬請諒解)







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