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焦念志院士在Science发表评述文章
Comment on 'Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean'
发布日期：2015-12-21      浏览次数：5346

2015年12月18日，我实验室焦念志院士研究团队在《Science》发表题为 “Comment on ‘Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean’”的评述文章，阐释深海惰性有机碳库假说：“稀释”还是“生物无法利用”？

全球大洋深海中稳定存在着大约40μM的溶解有机碳（DOC），这部分DOC一般被认为是惰性溶解有机碳（RDOC）。长期以来，有关这部分有机碳库形成的假说有两种，一种是“稀释假说”，即大部分深海中的DOC都是由于其浓度低于微生物可以利用的阈值，才不能够使用而留存。另外一种是“生物惰性假说”，即DOC分子本身具有生物利用的惰性，从而造成其积累，成为深海DOC库的一部分。

“稀释假说”可以通过浓缩实验来验证。若“稀释假说”成立，我们可以假设3种深海典型DOC（图1中的柱状图形），浓度分别略低于、等于和略高于阈值（图1中以浓度1表示）。则在阈值以下的DOC认为是被稀释（dilute）的、在图中以加阴影表示其不可利用；只有高于阈值的部分，DOC才可以被微生物利用。因此，在原始样品（Control）中可以被微生物利用的DOC的比例是非常低的。当DOC的浓度增加到2倍、5倍和10倍后，由于增加的DOC基本都是在阈值以上而可以被微生物利用，因此DOC可以被利用的比例快速上升，从原始样品的低于10%，增加到接近90%。但是，在Arrieta et al. (2015)的结果中，随着DOC浓度的上升，并没有显示出DOC被微生物使用的比例的变化。因此，其实验结果并没有证明“稀释假说”。因此，深海DOC库中的RDOC，既有因为浓度过低而无法被微生物利用的一部分（即RDOCc），也有因为DOC分子具有特定环境下的生物利用惰性的一部分（即RDOCt）。这也再次验证了焦念志课题组2014年在Biogeosciences上发表的前瞻性综述论文中的观点。

图1 验证“稀释假说”的浓缩实验的理论模拟

Citation: Nianzhi Jiao*, Louis Legendre*, Carol Robinson*, Helmuth Thomas*, Ya-Wei Luo, Hongyue Dang, Jihua Liu, Rui Zhang, Kai Tang, Tingwei Luo, Chao Li, Xiaoxue Wang, Chuanlun Zhang. Comment on “Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean”. Science, 2015, 350 (6267):1483. Doi:10.1126/science.aab2713. 

论文链接：http://www.sciencemag.org/content/350/6267/1483.1.short

延伸阅读：

l  Arrieta J M, Mayol E, Hansman R L, et al. Dilution limits dissolved organic carbon utilization in the deep ocean[J]. Science, 2015, 348(6232): 331-333.

l  Jiao N, Herndl G J, Hansell D A, et al. Microbial production of recalcitrant dissolved organic matter: long-term carbon storage in the global ocean[J]. Nature Reviews Microbiology, 2010, 8(8): 593-599.

l  Jiao N, Robinson C, Azam F, et al. Mechanisms of microbial carbon sequestration in the ocean–future research directions[J]. Biogeosciences, 2014, 11(19): 5285-5306.