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海洋微生物将如何适应气候变化?

 

来源:南加州大学                                                  发布时间:2020年3月3日       

              

       海洋对地球上的生命和气候有着重要影响。海洋能够从大气中吸收大量二氧化碳,约占人类产生的二氧化碳总量的30%。同时,海洋中的微生物能够产生大量氧气,约占人类呼吸氧气量的50%。此外,联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations)的数据显示,由海洋微生物支撑的渔业贡献了全球约8.2亿人的食物和收入。海洋的众多的生物地球化学过程是由海洋微生物完成的。甚至可以说,是这些微小生物塑造了今天的地球。但在气候变化的背景下,由于我们不知道这些微生物将如何应对气候变化,导致我们也无法预测未来海洋生态系统的发展趋势。

图片:PNAS

       最近,由美国南加州大学、爱丁堡大学和美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的科学家合作,开发了可以估计海洋微生物将如何适应气候变化的预测模型。在此之前,海洋系统的变化被认为是非常复杂的,且很难在海洋微生物的水平上进行预测。然而,这个模型提供了一个简化的框架,并可以用来理解不同类型的微生物对许多变化因素的适应,包括人类活动引起的海洋环境变化。

       通过对未来海洋环境的模拟,研究人员发现海洋微生物有两种对气候变化的响应方式。一种是,一些微生物很容易发生演化,他们能够在短期内的成功适应环境的变化。另一种是,微生物在气候变化过程中缓慢地发生演化,仅能够保证自身在气候变化中存活,但是不能够成为海洋中的主流微生物。但是,一旦气候变化过程终止,海洋温度稳定在一个较高的水平上时,这些微生物就会迅速繁殖扩增,成为海洋中的主流微生物。正如研究人员所说,“这就像乌龟和兔子的赛跑,两种不同赛跑策略。”

       该项研究最近发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。尽管该研究着眼于两个特定的场景,但研究结果表明物理和生物时间间隔之间的相互作用在决定演化结果方面有着重要作用,并在未来可以应用到预测气候变化的其他全球碳循环模型中。

 

 

原文链接:https://www.pnas.org/content/117/11/5943

编译:刘晓琳