随着人们释放越来越多的二氧化碳到空气中,海洋吸收了气体,酸性气体使海洋PH更接近酸度。中国厦门大学的Dalin Shi说,在这些受影响的海域,被称为Trichodesmium的蓝藻-海洋微生物可能会加入氮气的生产行列,这是海洋食物网的关键投入。Dalin Shi和他的同事在4月27日的“Science”杂志上报道说,在酸化铁缺乏的海域,例如南大西洋和太平洋等广泛的热带和亚热带海域,这个问题可能会加剧。海水pH值降低和二氧化碳增加对海洋浮游植物生产力的不同影响尚未得到解决。不禁引起疑问,未来海洋PH越来越接近酸性,浮游植物的生产力是否会受到抑制呢?

对于蓝藻(Trichodesmium)如何对酸性变化的海洋作出反应的问题,对预测其他海洋生物(从鲸鱼到浮游生物)如何反应也会产生巨大影响。氮是构建DNA和蛋白质等基本过程的必需品,弥补了地球大气中的大部分空气。然而,大多数生物不能与大气形成任何化学反应,因为空气中氮的两个原子激烈地三重结合在一起。然而,Trichodesmium微生物可以裂解这些键并将氮转化为更多可用的形式。这些蓝藻可能占到固定在海洋中的氮的一半。

过去10年的实验室研究认为,增加CO2含量可以促进光合作用,使蓝藻生长旺盛,并提供更多可用的氮。但是Dalin Shi博士和他的同事进行实验室检验时,他们发现固氮量反而减少,并不是增加。这样的结果使Dalin Shi博士兴奋又困惑。经过一系列详细的实验室工作,从培养实验室微生物到采集野生蓝藻,他和同事们提出了矛盾的解释。一方面,以前的许多实验工作都使用了有毒金属和氮气形式污染的人造海水配方,研究人员总结说。这些不需要的添加引入了无法解释的变体。

此外, Shi博士和合作者证明使CO2含量增加可刺激微生物生长,但是过高的含量将会影响该微生物固氮能力。并且如果蓝藻在水中缺少铁元素(生长必需营养)的话,固氮能力也会降低。Shi博士的实验结果也得到南加州大学洛杉矶分校的海洋学家Douglas Capone的肯定。Orly Levitan 可能是第一个对于海洋酸化促进蓝藻氮固定的研究的作者,她说如果她要重新研究这项工作,根据最新的期刊研究结果她会考虑改变她的海水配方。

预计人为二氧化碳(CO2)造成的海水酸化会影响浮游植物的生长,从而影响其固氮(N 2)能力,这些藻类的固氮作用对热带和亚热带海洋的初级生产贡献很大。根据最新的研究报告发现,虽然增加CO2含量通常对光合海洋生物是有益的,但在酸化条件下,海洋中无处不在的蓝细菌Trichodesmium的生长得到抑制,并且其固氮能力也受影响。这种负面影响可以通过化学机制发生,例如Fe等主要营养物质的生物利用度,也可以通过生物学机制发生,酸化导致细胞质pH降低,低胞质pH值需要通过类囊体膜的质子泵输送来增加,进而升高三磷酸腺苷的生成。