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沿海氮气损失与上升系统中氮损失量一致生物可利用的氮,如硝酸盐、亚硝酸盐或铵,由于浮游植物吸收相对于供应的速度较快,因此限

作者:吐不满的痰娱

沿海氮气损失与上升系统中氮损失量一致

生物可利用的氮,如硝酸盐、亚硝酸盐或铵,由于浮游植物吸收相对于供应的速度较快,因此限制了地表水域的海洋初级生产力。

表层海洋供应氮的过程是调节海洋生产力和相关的向深海输出碳的关键。在海洋环境中,固氮微生物吸收氮气被广泛认为是新的可生物利用N的重要来源。

固氮菌具有调节海洋生产力和影响生物碳泵强度的潜力。N2固定的空间分布和调节固氮菌生长的因素对于理解生物可利用N和相关生态系统服务过去和未来的变化至关重要。

稳定状态下向海洋输入的可生物利用的氮应该与通过反硝化和厌氧氨氧化等微生物介导的过程造成的氮损失保持平衡。

使全球海洋N库存保持平衡,需要稳定N增加和N损失过程之间的反馈机制。由于铁限制、温度和常量营养素可用性等因素,生物可利用氮的输入被认为在空间上与损失分。

这些因素限制了固氮菌并影响固氮菌对局部氮丢失的反应。固定主要发生在开阔海洋环境的地表水中,全球海洋N损失的大约三分之一归因于氧气最小区域。

氧气浓度低到足以使N损失机制、反硝化作用和厌氧氨氧化发生。东热带南太平洋的OMZ就是这样一个区域,已知全球氮损失的很大一部分发生在该区域。

由于ETSP地下水中的低O2浓度,N优先于磷酸盐损失导致P过剩条件超过水柱中可用的硝酸盐。

考虑到N2固定酶固氮酶对铁的高需求,与固氮菌相关的是,铁从陆架沉积物中显着释放到水柱中。

磷酸盐相对于N增加的这些条件以及铁的高可用性在理论上应该有利于固氮菌的生长。生物地球化学模型预测,ETSP中的高N2固定可能会补充地下沿海水域中发生的大量N损失。

对比N2固定和N损失空间分离的观测和生物地球化学证据表明,ETSP中的区域N存量可以通过在西热带南太平洋观察到的高N2固定率通过外部N输入来平衡。

关于N2固定在ETSP中的作用以及它可以在多大程度上平衡区域N损失,存在不确定性。

Landolfi的生物地球化学表明,N2固定和N损失的共处可能导致N循环中的自我维持不稳定反馈。

固定有机物的反硝化发生在比Redfield条件下的N2固定输入更高的无机N:P比下。

这导致N赤字增加,从而刺激更多的N2定影。就会发生恶性循环,通过N2固定与新固定的N相关的有机物完全再矿化将导致系统中生物可利用N的净损失。

这种假设的反馈及其对当地和全球海洋N库存的影响。数据稀缺和观测的地理范围有限,N2大量流失区域的N2固定估计值主要基于外推到大区域的少数测量值。

考虑到固氮菌丰度、活动和物种分布的高时空变异性,尤其是在动态货架区域,这些推断具有相当大的不确定性。

对于ETSP,N2固定的时间模式如何受到与厄尔尼诺-南方涛动动力学相关的长期气候变率和环境变化的影响,N损失过程如反硝化反应已被证明对反应灵敏。

关于N2固定率受原位O2、温度、有机物、磷酸盐和铁可用性等环境条件控制程度的争论仍在继续。

只有有限的证据支持在ETSP的OMZ内作为N2固定率的主要调节剂的过量磷酸盐和铁可用性之间存在明确联系。

对固氮菌的作用的混杂因素是痕量金属浓度很少与N2固定率同时测量,部分原因是样品污染的可能性很高。

Fe与测得的N2固定率之间明显缺乏明确关系的一个促成因素。调查N2的分布和大小与ETSP环境条件相关的固定,对秘鲁海岸北部HUS从北到南的6个横断面进行了测量。

测量了跨越纬度梯度的N2固定,以及物理和生物地球化学条件,包括孵化内的Fe浓度,用于确定N2固定率。

评估与环境条件相关的N2固定分布,并评估北部HUS中N2固定的潜在共置和生物可利用N损失的估计。

巡航温暖的南方夏季,其特点是平均海面温度高出约0.7-0.8°C,厄尔尼诺期间东南信风微弱。

ETSP船载RVMariaSMerian中26个站点的N2固定率、营养物浓度和水文数据。采样沿着秘鲁外的6个横断面从8°30'S延伸到16°30'S,距离海岸4-293公里。

对采样策略进行了优化,以涵盖O2的空间和垂直水柱梯度、微量营养素和常量营养素、初级生产力以及光照和上升流强度。

从北部HUS的N2固定空间分布的最高分辨率,与之前的研究相比更加关注沿海水域。

北部HUS中N2固定的显着纬度差异与N损失的类似纬度模式一致。N2固定在8°S和10°S之间的北部样带中低于检测值,并且从中部到南部样带向N损失加剧和初级生产力较高的区域增加。

N2北部HUS的固定主要局限于南部沿海水域上方和强烈N损失区域内。这种纬度模式是多种环境因素复杂相互作用的结果,包括有机物质可用性和调节它的潜在因素。

沿海氮气损失与上升系统中氮损失量一致生物可利用的氮,如硝酸盐、亚硝酸盐或铵,由于浮游植物吸收相对于供应的速度较快,因此限
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