地中海波西多尼亞海洋草的郁郁蔥蔥的草地。馬克斯普朗克海洋微生物研究所的科學(xué)家預(yù)測(cè)，他們的發(fā)現(xiàn)與許多海洋環(huán)境有關(guān)，包括其他海草物種，紅樹(shù)林和鹽沼。
圖片來(lái)源：HyDRA Marine Sciences GmbH
海中的甜蜜點(diǎn)：海草草甸下的糖山
海草床是水下綠洲?，F(xiàn)在，科學(xué)家們?cè)诤２莶莸橄掳l(fā)現(xiàn)了大量的糖。這為植物如何在海洋中儲(chǔ)存碳提供了新的視角。
海草在世界各地的許多沿海地區(qū)形成郁郁蔥蔥的綠色草地。這些海洋植物是地球上最有效的全球碳匯之一：一平方公里的海草儲(chǔ)存的碳幾乎是陸地森林的兩倍，速度是陸地森林的35倍?，F(xiàn)在，來(lái)自德國(guó)不來(lái)梅馬克斯普朗克海洋微生物研究所的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，海草將大量的糖釋放到它們的土壤中，即所謂的根際。海草下方的糖濃度至少是以前在海洋環(huán)境中測(cè)量的80倍。
“從這個(gè)角度來(lái)看：我們估計(jì)全世界有0.6至130萬(wàn)噸糖，主要以蔗糖的形式，在海草根際，”馬克斯普朗克海洋微生物研究所代謝相互作用研究小組負(fù)責(zé)人Manuel Liebeke解釋說(shuō)。這大致相當(dāng)于320億罐可樂(lè)中的糖量！”
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外觀美觀，難以采樣：測(cè)量海水中的蔗糖和多酚等代謝物很困難。來(lái)自不來(lái)梅馬克斯普朗克海洋微生物研究所的科學(xué)家不得不開(kāi)發(fā)一種特殊的方法來(lái)處理海水中的大量鹽，這使得代謝物的測(cè)量變得如此困難。圖片來(lái)源：HyDRA Marine Sciences GmbH
多酚阻止微生物食用糖
微生物喜歡糖：它易于消化，充滿(mǎn)活力。那么，為什么蔗糖沒(méi)有被海草根際中龐大的微生物群落所消耗呢？“我們花了很長(zhǎng)時(shí)間試圖弄清楚這一點(diǎn)，”第一作者M(jìn)aggie Sogin說(shuō)，她領(lǐng)導(dǎo)了意大利厄爾巴島和馬克斯普朗克海洋微生物研究所的研究。
“這大致相當(dāng)于320億罐可樂(lè)中的糖量！”
“我們意識(shí)到，海草和許多其他植物一樣，會(huì)將酚類(lèi)化合物釋放到沉積物中。紅酒，咖啡和水果都富含酚類(lèi)物質(zhì)，許多人將它們作為保健品。鮮為人知的是，酚類(lèi)物質(zhì)是抗菌劑，可抑制大多數(shù)微生物的新陳代謝?！霸谖覀兊膶?shí)驗(yàn)中，我們將從海草中分離出的酚類(lèi)物質(zhì)添加到海草根際中的微生物中-事實(shí)上，與沒(méi)有酚類(lèi)物質(zhì)時(shí)相比，攝入的蔗糖要少得多。
一些專(zhuān)家在海草根際的糖中茁壯成長(zhǎng)
為什么海草會(huì)產(chǎn)生如此大量的糖，然后才將它們傾倒到根際中？馬克斯普朗克海洋微生物研究所所長(zhǎng)Nicole Dubilier解釋說(shuō)：“海草在光合作用過(guò)程中產(chǎn)生糖。在平均光照條件下，這些植物使用它們產(chǎn)生的大部分糖來(lái)促進(jìn)自身的新陳代謝和生長(zhǎng)。但在高光照條件下，例如在中午或夏季，植物產(chǎn)生的糖分比它們可以使用或儲(chǔ)存的糖更多。然后，它們將多余的蔗糖釋放到根際中。把它想象成一個(gè)溢流閥。
Manuel Liebeke和Nicole Dubilier在實(shí)驗(yàn)室。圖片來(lái)源：Achim Multhaupt
有趣的是，盡管條件具有挑戰(zhàn)性，但一小群微生物專(zhuān)家能夠在蔗糖上茁壯成長(zhǎng)。Sogin推測(cè)，這些蔗糖專(zhuān)家不僅能夠消化蔗糖和降解酚類(lèi)物質(zhì)，而且可以通過(guò)產(chǎn)生生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（如氮）為海草提供益處?！爸参锖透H微生物之間的這種有益關(guān)系在陸地植物中是眾所周知的，但我們才剛剛開(kāi)始了解海草與海洋根際微生物的親密而復(fù)雜的相互作用，”她補(bǔ)充道。
瀕危和重要棲息地
海草草甸是我們星球上最受威脅的棲息地之一?！翱纯串?dāng)海草群落被摧毀時(shí)，有多少藍(lán)碳-即世界海洋和沿海生態(tài)系統(tǒng)捕獲的碳-會(huì)損失，我們的研究清楚地表明：不僅是海草本身，而且活海草下面的大量蔗糖會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)存碳的損失。我們的計(jì)算表明，如果海草根際中的蔗糖被微生物降解，至少154萬(wàn)噸二氧化碳將被釋放到全球大氣中，“Liebeke說(shuō)。“這大致相當(dāng)于33萬(wàn)輛汽車(chē)一年排放的二氧化碳量。
所有海洋的海草都在迅速減少，據(jù)估計(jì)，一些地方的年損失高達(dá)7%，與珊瑚礁和熱帶雨林的損失相當(dāng)。世界上多達(dá)三分之一的海草可能已經(jīng)消失?！拔覀儗?duì)海草的了解不如我們對(duì)陸地棲息地的了解那么多，”Sogin強(qiáng)調(diào)說(shuō)?！拔覀兊难芯坑兄谖覀兞私獾厍蛏献钪匾难睾⒌刂唬?qiáng)調(diào)了保護(hù)這些藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)的重要性。
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