长期研究发现大西洋海藻固氮热点

范围（彩色条）和平均值（开圈）按巡航日期计算的固氮率(A)和按类别计算的重复间的标准误差范围(B)。图A中的条形颜色表示某个巡航日期的固氮率范围是完全低于、交叉还是完全高于总体平均率（虚线）。图B显示了根据这些相同的平均费率类别，从单个巡航日期重复的标准误差范围。来源：PLOS ONE（2023）。

北卡罗来纳大学教堂山分校大学研究人员的一项新研究检测了生活在马尾藻中的固氮微生物，这种微生物可以将氮转化为其他植物和动物可用的形式。马尾藻是海藻家族中的一种大型褐藻，漂浮在开阔的海洋表面，为各种各样的海洋生物提供栖息地，如小鱼、盐水虾和其他微生物。

先前的研究忽略了与马尾藻相关的固氮菌，这可能意味着历史上对大西洋氮收支中固氮作用的低估。发表在《PLOS一号》上的这项研究发现，马尾藻群落中的固氮作用非常重要。

“这项研究的发现令人兴奋，特别是考虑到最近关于马尾藻的许多新闻都是关于它在佛罗里达州和加勒比海地区过度生长的负面影响，”北卡罗来纳大学环境研究所外班克斯野外基地主任、研究副教授林赛·杜布斯说，他也是东卡罗莱纳大学海岸研究所的副研究员。"我们能够证明马尾藻在固氮方面的作用对支持海洋生产力是有意义的."

氮对生命至关重要。植物和动物需要它来生长。海洋中更多的氮意味着更大的生物生产力和生长。马尾藻席为生物进行固氮提供了重要的栖息地，但很少有研究在马尾藻群落中进行测量。

北卡罗来纳大学文理学院地球、海洋和环境科学系博士生、海岸研究所研究生助理克莱尔·约翰逊(Claire Johnson)说:“只有四项研究公布了附生植物对浮游马尾藻的固氮率，30多年来一项研究也没有。

“对我们来说，能够贡献这一长期数据集真的很令人兴奋，它提供了这一过程的最新视图，并有望通过这样做来关注一些被忽略了几十年的东西。”

研究小组将固氮率与其他海洋来源进行了比较，包括通常研究的固氮生物，如浮游固氮菌和沿海附生植物——生长在其他植物上的植物——发现马尾藻群落超过了它们——对海洋氮循环和马尾藻水华的潜在贡献显著。

收集这种类型的数据可能很困难，但该小组在罗诺克岛东卡罗莱纳大学外班克斯校区海岸研究所的实验室靠近墨西哥湾流，这使他们有可能进行一整天的旅行，季节性地收集样本并快速处理它们。

该团队能够收集海藻的完整叶子，并以最少的处理来处理它们，更好地保持微生物的完整性以供研究。每一片都在实验室的大桶中小心管理，在那里他们收集固氮率的数据。该小组在六年的时间里收集了样本。

马尾藻通常大量存在于加勒比海、墨西哥湾、湾流和马尾藻海。该小组在北卡罗来纳州的工作提供了固氮率如何随时间变化的全面观点，但理解它们如何在更广泛的地理范围内变化可能是进一步研究的下一步。

“鉴于南大西洋的马尾藻水华，这项研究现在更加重要，”约翰逊说。“如果氮被海藻上的附生植物固定在这个群体中，其规模接近我们在这里看到的，那么几乎可以肯定，这将对大西洋海洋产生重大影响氮预算。"

“关于这种植物，它所支持的其他生命，以及导致它在某些地方变得令人讨厌的因素，有太多的东西需要了解。我很乐观，我们的长期数据集将继续揭示其重要性和复杂性的新见解，”杜布斯补充说。